Različitosti reljefa na području Grada Senja definirali su dvije klimatske zone: mediteransku i alpsko-dinarsku. Velebit čini granicu između tih dviju regija.
Primorsku klimatsku regiju karakteriziraju topla i suha ljeta, te blage i kišovite zime dok planinsku obilježavaju niske temperature tijekom zime, svježa ljeta te povećane količine padalina (kiše i snijega). Prosječna godišnja temperatura zraka na primorskoj strani je 15,2°C. Apsolutni temperaturni minimum izmjeren u Senju je -10,4°C, a temperaturni maksimum 37,6°C. Najtopliji mjesec u planinskoj klimatskoj regiji je kolovoz sa prosječnom temperaturom od 13,1°C, a najhladniji veljača sa -4,2°C. U Senju i njegovoj najbližoj okolini godišnje je prosječno 2338 sati sunčanog sjaja. Senjsko područje je izrazito vjetrovito. To je najburniji dio istočnog dijela Jadrana. Zbog olakšanog prodora vjetra iz unutrašnjosti na more bura je česta i jaka. Ovaj prirodni fenomen zanimljiv je i znanstvenicima pa se zato senjska bura dugo dokumentarno prati.
Iz svega ovoga proizlazi da su temperature zraka na području Grada Senja pogodne za turistički boravak tijekom ljeta, a maritimnost utječe i na povoljne temperature tijekom jeseni, što je pretpostavka dužem trajanju kupališne sezone. Snježne oborine na području Velebita čine komparativnu prednost Grada Senja u odnosu na druge primorske destinacije. Često se događa da se u podvelebitskom primorju razmišlja o otvaranju kupališne sezone, a 20-tak km udaljeno zaleđe još je uvijek prekriveno snijegom.