气温 1985—2002年，全市年平均气温为13.7℃，最高年平均气温为14℃（东平县），最低年平均气温为13.2℃（泰城）。极端最高气温42.1℃（2002年7月15日，泰城、肥城市）；极端最低气温-18.7℃（1990年2月1日，泰城）。一年中，7月份气温最高，全市平均在26.5℃～27.2℃之间。1月份气温最低，全市平均在-1.4℃～0.7℃之间。
降水 1985—2002年，市内降水量分布：东部多于西部，山区多于平原。全市年平均降水量631.5毫米。最大年平均降水量713.3毫米（新泰市），最小年平均降水量579.3毫米（东平县）。最大年降水量1295.8毫米（1990年，泰城），最小年降水量285.3毫米（2002年，东平县）。一年中，7月份降水量最大，1月份降水量最小。7月份平均降水量在150～221毫米之间，1月份平均降水量在6.6～8.7毫米之间。雨量集中在6—8月份，占全年降水量的66%。
日照 1985—2002年，市内全年日照时数平均为2323.6小时，年最多日照时数发生在1997年（泰城），时长2779.9小时，年最少日照时数发生在1996年（肥城市），时长1993.6小时。一年中5月份日照时数最长，为249.2小时，12月份日照时数最短，为144.5小时。年平均日照百分率52%，最大年日照百分率57%（1986、1997），最小年日照百分率48%（1996）。
季风 受泰山、徂徕山地形影响，各县（市、区）风向有差异。泰城风向多为东北偏东风，全年除夏季多为东北风外，其他三季均以东北偏东风为主。肥城市、宁阳县风向多为东南偏南风。肥城市冬、春季以东南偏南风为主，夏、秋季以东南风为主。宁阳县春、夏季多为东南偏南风，秋、冬季多为东北偏北风。东平县多为东北偏北风，四季中除冬季多为东北偏北风外，其他三季均为东南风。新泰市风向多为东风，秋、冬季多为东风，春、夏季多为东南风；泰山之阳风向以西南风为主，除冬季多为西南偏西风外，其他三季均为西南风。
1985—2002年，全市年平均风速泰城最大为2.7米/秒，新泰市最小仅有1.4米/秒。一般8月份风最小，平均1.7米/秒，4月份风最大，平均2.7米/秒。泰城每年8级以上大风日数14.8天，其他各县（市、区）均在10天以下。1985年8月3日和1990年5月6日泰安曾记录极大风速大于12级。泰山顶受高空气流影响，年平均风速7米/秒，8月份最小为5.2米/秒，12月份风最大为8.3米/秒，8级以上大风日数平均每年161.7天，最多达212天。
气压 1985—2002年，全市平均气压为1004.1百帕，最大平均气压为1011.4百帕（东平县），最小平均气压为993.6百帕（新泰市）。全境一年中12月份气压最高，平均为1014.7百帕；7月份气压最低，平均为991.4百帕。
地温与冻土 1985—2002年，全境年平均地面温度15.6℃，其中东平县最高为16.2℃，新泰市最低为15.1℃。极端最高地面温度67℃（1993年6月19日，宁阳县），极端最低地面温度-21.4℃（1990年2月1日，泰城）。地面温度最大值出现在7月份，最小值出现在1月份。全市最早出现冻土的日期为10月30日，最晚解冻日期为3月29日，最大冻土深度为49厘米（1990年2月1日，肥城县）。