Darmstadt liegt in der gemäßigten Klimazone und profitiert von seiner Lage am nördlichen Rand der Oberrheinischen Tiefebene – einer der wärmsten Regionen Deutschlands. Mit einer Durchschnittstemperatur von 10,5 °C herrscht hier die meiste Zeit ein mildes Klima, das Stadtspaziergänge, Sightseeing und Ausflüge fast das ganze Jahr über möglich macht. Schnee zeigt sich nur selten und bleibt meist nicht lange liegen.
Allerdings gehört die Wissenschaftsstadt auch zu den am stärksten vom Klimawandel betroffenen Städten Hessens: Laut Stadtklimaanalyse steigen die Temperaturen seit Jahrzehnten deutlich an, und Hitzewellen treten häufiger sowie intensiver auf. Um die Folgen abzumildern, hat die Stadt Darmstadt einen integrierten Klimaanpassungsplan beschlossen, der naturbasierte Lösungen wie die Ausweitung von Grünflächen, wasseroptimierte Baumstandorte, Gebäudebegrünung, Entsiegelung, die Entwicklung zur Schwammstadt sowie ein Starkregenfrühwarnsystem vorsieht.