Barcelone a un climat méditerranéen.
A Barcelone les hivers sont plus secs. Au contraire, dans le semestre chaud, le contraste de perturbations froides en hauteur sur les Pyrénées orientales avec la masse d'air méditerranéenne en surface occasionne des périodes perturbées et orageuses en plein été. Il y a particulièrement une concentration de la période de pluies et de forts orages et tempêtes entre mai et novembre mais spécialement à partir d'août quand la mer est parvenue à des températures superficielles élevées (souvent plus de 25 °C). Certaines intensités horaires de précipitation à Barcelone (plus de 10 mm par minute) rappellent les climats de type chinois, et rapprochent le climat de celui du sud-est de la France qui enregistre des épisodes d'orage cévenol. Le vent d'est bute contre les reliefs littoraux et renforce la probabilité de forts orages voire de tornades entre mai et novembre, spécialement à partir d'août et en automne avec des pluies fréquentes (61 mm en août, plus de 90 mm en septembre et octobre...) en raison de la température de la mer Méditerranée encore très chaude à cette saison (20 °C encore en octobre).
Par conséquent, le régime de pluies hivernales des climats méditerranéens classiques est un régime équinoxial sur la côte catalane. Ainsi les mois les plus pluvieux de l'année sont les mois de mai, octobre, septembre et août et les plus secs juillet – ce qui est normal dans le bassin méditerranéen – et, chose assez exceptionnelle dans le contexte ibérique, février.
Le climat de Barcelone est caractérisé aussi par la grande irrégularité de la pluviosité annuelle, qui est proche de 650 mm mais concentrée sur un nombre limité de jours (75). Cette forte irrégularité interannuelle est caractérisée par des années où un mois de septembre peut enregistrer seulement 5 mm et d'autres dans lesquelles on a dépassé les 300 mm. À côté d'années très sèches (quelquefois moins de300 mm) il y a eu des années avec des précipitations supérieures à 1 000 mm.