Klima Vrnjačke Banje, spada u pojas umereno kontinetnalne klime, izmenjene lokalnim osobenostima. Na postojanje mikroklimatske izmenjenosti u Vrnjačkoj Banji uticale su planine, prekrivene šumama južno od banje, kao i prostrane zelene površine i zaštićene šume unutar samog naselja.
Zime u Vrnjačkoj Banji su umereno hladne, baš kao što su i leta umereno topla. Statistički podaci ukazuju na srednju godišnju temperaturu u iznosu od 10.6 ᵒC, a kada je u pitanju svako zasebno godišnje doba, prosečne temperature su: zimi -0.5 ᵒC, tokom proleća 10.5 ᵒC, leti 20 ᵒC i na jesen 11.4 ᵒC.
Najtopliji meseci u toku godine su juli, avgust i juni. Čak i tada, banjske večeri su sveže i prijatne, a tropskih noći skoro i da nema. Za to su u najvećoj meri zaslužni vetrovi sa Goča, koji se spuštaju u banju i njen vazduh čine svežijim, dok u vreme jačih i hladnijih vetrova isti taj Goč, kao i okolne planine uopšte, sprečavaju snažne hladne vetrove da prodru do banje. Godišnje Vrnjačka Banja ima oko 170 dana bez vetra.
Interesantan je podatak da je jesen stabilnija od proleća. Posmatrajući statističke podatke zaključujemo da je jesen toplija od proleća, ali osim toga poseduje i stabilnije temperaturne amplitude.
Najviša ikada izmerena temperatura u Vrnjačkoj Banji iznosi 40.5 ᵒC , a izmerena je pre više od 70 godina (1939). Najniža temperatura u iznosu od -28.5 zabeležena je dva puta – prvi put 1929. godine, a drugi put 1956. godine.
Prosečna relativna vlažnost vazduha u Vrnjačkoj Banji iznosi 78 %, mesec sa najmanje padavina je avgust, dok je najvlažniji mesec decembar. Prosečan broj vedrih dana u gdini iznosi 80, a tmurnih 118, pa se navodi da je u Vrnjačkoj Banji, tokom najvećeg dela godine umereno oblačno vreme.
Banju karakterišu i česte prizemne magle, najfrekfentnije tokom prelazinih godišnjih doba. Na godišnjem nivou vrednost insolacije iznosi 2003, a radijacijski balans banje još je jedna stavka u njenim lekovitim svojstvima. Naime, Vrnjačku Banju odlikuje pozitivan radijacijski bilans, što znači da srednja godišnja sunčeva radijacijska vrednost iznosi 500 – 600 J / cm² / dan. Važnost ovakvog radijacijskog bilansa leži u tome što sunčeva radijacija ima izuzetan bakteriološki značaj.
Sve navedeno svedoči u prilog tome, da će Vas u Vrnjačkoj Banji dočekati najčešće lepo i prijatno vreme. Leti ćete biti sačuvani od tropskih vrućina, zimi od prevelike hladnoće, a na jesen i proleće uživaće te u najprijatnijim temperaturama za ljudski organizam. Uopšte posmatrano, svaku banju odlikuju klime prijatne za ljudski organizam sa optimalnim klimatskim odlikama i vredostima.