芝加哥属于温带大陆性气候。

芝加哥的气候一年四季分明。一年中最热的七月份，平均最高气温为29°C，平均最低气温为17°C；而最冷的一月份，平均最高气温为2°C，平均最低气温为-11°C。历史上记录的最高气温为40°C（1934年7月24日），最低气温为-32°C（1985年1月20日）。

由于受密歇根湖的影响，芝加哥冬季多风。芝加哥气温适宜，1月份平均温度为6℃，4月9℃，7月22.8℃，10月11.4℃。

芝加哥雨水充足，年平均降水量为965毫米。夏季为降水最多的季节，降水通常是雷雨或阵雨形式，少有持续的降水。冬季则降水最少，通常都是下雪的形式。最大单日降水量为1987年8月14日记录到的164毫米。