Клімат Чернігова помірно-континентальний, м’який, достатньо вологий. Зима малосніжна, у більшості років стійка, порівняно тепла, літо тепле і помірно вологе. Середня температура повітря за рік по місту становить 6,7-7,8 °С. Середня температура січня (найхолоднішого місяця) становить мінус 3,7-5,0 °С, середня температура липня (найтеплішого місяця) – 19,1-20,3 °С.
Абсолютний мінімум температури повітря по місту за всю історію спостережень зафіксований 9 січня 1987 року і становив 35,0°С морозу, абсолютний максимум зафіксований на відмітці 38,0 °С тепла 4 та 7-9 серпня 2010 року.
Зимовий період триває 95-114 днів – з 19-25 листопада до 28 лютого – 13 березня, коли відбувається стійкий перехід середньої добової температури повітря через 0 °С у бік потепління та починається весна.
Літній період (із середніми добовими температурами повітря 15 °С і вище), триває 96-110 днів з 20-31 травня до 4-7 вересня.
Середня кількість опадів по області за рік становить 656 мм, змінюючись по роках від 464 до 881 мм. Близько 66-70 % від річної кількості опадів випадає в теплий період року.
Режим зволоження території області створює в цілому позитивний баланс вологи в ґрунті. Проте через високу водопроникність легких за механічним складом порід, що залягають у районах Полісся та у зв’язку з особливостями яружно-балкового рельєфу в районах Лісостепу, значну повторюваність мають ґрунтові засухи.
Перші осінні заморозки в повітрі спостерігаються в кінці другої декади вересня – першій декаді жовтня, останні весняні – у період з другої декади квітня до початку травня.
Найпізніший весняний заморозок за останні десятиліття у повітрі зафіксовано 24 травня 2001 року.
Найбільш ранній осінній заморозок у повітрі спостерігався 11 вересня 2004 року.
Середня тривалість беззаморозкового періоду становить 149-174 дні.
У літній період на території області спостерігається від 1 до 6 днів із суховіями різної інтенсивності. У 2002 році місцями по області кількість днів із суховіями досягала найбільших значень – 14-23.
Сніговий покрив утворюється у другій половині листопада, а руйнується в кінці березня та на початку квітня. Загальна тривалість залягання снігового покриву за зиму становить по області 85-111 днів, середня висота снігового покриву – 8-16 см, тоді як максимальна висота – 43–59 см. В окремі роки сталий сніговий покрив не утворюється.
Узимку зазвичай спостерігаються відлиги, кількість днів з якими за період грудень–лютий по області у середньому коливається від 37 до 48. У 1989–1990 рр. кількість днів з відлигами була максимальна – 58−73.