El clima de Londres es templado, ya que sus veranos  no suelen ser muy calurosos y sus inviernos raramente son severos. La temperatura media de los meses de julio suele estar entre los 18ºC y 24 ºC, y es muy raro que alcance temperaturas de 33ºC, aunque últimamente ha habido veranos bastante calurosos, de hecho la temperatura más alta registra en Londres fue de 38,1 ºC en la ola de calor del año 2003.

El clima de Londres es el más templado de las capitales continentales europeas más cercanas.

Los inviernos en Londres son algo frescos, pero raras veces bajan de cero con una media durante las horas de luz entre 8 ºC y 12 ºC. En la primavera los días son apacibles y las tardes y noches frescas. Las temperaturas más bajas que se han registrado fue en los años 1795 y 1796 con -21 ºC. En tiempos más recientes se registró -10 ºC el 14 de enero de 1982. Los otoños son templados pero a menudo son bastante inestables con vientos fríos que llegan del norte o vientos cálidos del sur.

A pesar de su fama, Londres es una ciudad relativamente seca, con ligeras precipitaciones a lo largo del año, con un precipitación media de 583,6 milímetros cada año. La nieve es poco corriente, debido especialmente porque el calor del área urbana hace que Londres tenga unos 5 ºC más que las zonas de sus alrededores.

De todas formas, la nieve se puede ver en algunos momentos del año. La nevada de febrero de año 2009 fue la más abundante de los últimos 18 años. Hay que recordar que Londres es una de las ciudades más contaminadas de Europa, y a pesar de tener una gran extensión y grandes áreas verdes, las industrias y los automóviles emiten gran parte de los gases contaminantes de las Islas Británicas. La buena noticia es que la cosa está mejorando.

Aunque el tiempo extremo no ocurre a menudo en Londres, se sabe que fuertes depresiones han pasado por allí como la Gran Tormenta de 1987. Los tornados son raros, pero la zona de Censal Green de la ciudad fue golpeada por el tornado que hubo en el año 2006 causando perdidas de más de 10 millones de libras e hiriendo a 6 personas.

En la segunda mitad del siglo XIX y en la primera mitad del siglo XX, Londres destacaba por su densa niebla, la cual resultaba bastante tóxica. Siguiendo la Gran Niebla mortal de 1952, se aprobó el Acta de Aire Limpio de 1956, permitiendo la disminución de esa contaminación tan grave y perjudicial para la población.