Luxemburg kent een gematigd zeeklimaat, in grote mate gelijk aan dat van België. De temperatuurverschillen tussen winter en zomer zijn niet groot en over het algemeen valt er het hele jaar door vrij veel neerslag. De gemiddelde zomertemperatuur schommelt rond 18°C, waarbij juli en augustus de warmste maanden zijn met temperaturen rond 22°C. In de winter bedraagt de gemiddelde temperatuur 2°C, met januari als koudste maand.
De meeste neerslag valt in de maanden november tot januari. Tijdens de wintermaanden is de kans op sneeuw in Luxemburg groter dan in België. Door de gematigde weersomstandigheden is er geen uitgesproken ideale periode om Luxemburg te bezoeken. Wil je van de zon genieten, dan zijn mei en juni de beste reistijd, want dat zijn de zonnigste maanden, maar in feite is de stad het hele jaar door geschikt als citytripbestemming.