Sydney memiliki iklim subtropis basah dengan musim panas hangat dan musim dingin sejuk, dan curah hujan tidak menentu sepanjang tahun.[1][2][3][4] Cuacanya ditentukan dengan jarak ke laut, dan temperatur paling ekstrem tercatat di pinggiran barat. Bulan terpanas adalah Januari, degnan temperatur udara rata-rata di Observatory Hill 18.6-25.8 °C (65.5-78.4 °F). Rata-rata 14.6 hari per tahun mencapai 30 °C (86,0 °F). Temperatur tertinggi yang pernah tercatat adalah 453 °C (847,4 °F) pada 14 Januari 1939 di akhir 4 hari gelombang panas di seluruh Australia.[5] Musim dinginnya sejuk, dengan temperatur jatuh di bawah 5 °C (41 °F) di daerah tepi pantai. Bulan terdingin adalah Juli, dengan rata-rata 8-16.2 °C (46.4-61.2 °F). Temperatur terendah yang pernah tercatat di Observatory Hill adalah 21 °C (69,8 °F). Curah hujan merata dibanding antara musim panas dan musim dingin, tapi sedikit lebih tinggi pada pertengahan pertama tahun, dengan angin timur mendominasi. Curah hujan rata-rata tahunan, dengan variabilitas menengah ke rendah, mencapai 1.217 mm (48 in), terjadi rata-rata 138 hari per tahun.[6] Salju terakhir dilaporkan di wilayah Sydney City pada tahun 1836.[7] Tetapi, jatuhnya graupel, atau es halus pada Juli 2008, yang salah dianggap sebagai salju, telah meningkatkan kemungkinan bahwa peristiwa 1836 bukanlah salju.[8]
Kota ini tidak terkena dampak siklon. Osilasi Selatan El Niño memainkan peran penting dalam menentukan pola cuaca Sydney: kekeringan dan kebakaran di satu sisi, dan badai dan banjir di sisi yang lain, bergantung pada fase berlawanan osilasi. Banyak daerah semak yang berbatasan dengan kota mengalami kebakaran semak, terutama pada 1994 dan 2001-02 — hal ini cenderung terjadi pada musim semi dan musim panas. Kota ini juga sering dihantam badai es dan angin tingkat menengah. Contohnya badai es 1999, yang merusak pinggiran timur Sydney. Badai ini menghasilkan batu es besar berdiameter 9 cm (3,5 in) dan mengakibatkan kerugian asuransi senilai sekitar AUD$1.7 miliar kurang dari lima jam.[9] Kota ini juga rawan banjir bandang dari jumlah besar hujan yang diakibatkan oleh Tekanan Rendah Pantai Timur (sebuah depresi tekanan rendah yang memasuki negara bagian biasanya pada musim dingin dan awal musim semi yang dapat membawa kerusakan karena hujan deras, angin badai dan gelombang besar). Peristiwa terkenal adalah banjir besar Sydney yang terjadi 6 Agustus 1986 dan mencetak rekor 3.276 mm (129,0 in) di kota ini dalam 24 jam. Ini menyebabkan masalah lalu lintas besar dan kerusakan di sebagian wilayah metropolitan.[10]
