Sofia kent een gematigd continentaal klimaat met grote temperatuurschommelingen. De zomers zijn heet en droog. De warmste maanden zijn juli en augustus. De gemiddelde temperaturen bedragen dan zo’n 26°C, maar komen vaak boven de 30 à 35° uit. ’s Avonds zorgen de bergen rond de stad voor een aangename afkoeling. De koudste maand is januari, de gemiddelde maximumtemperatuur bedraagt dan 2°C.
Per jaar valt er in de stad ongeveer 650 mm. neerslag. In de zomer regent het vaker dan in de winter, maar eigenlijk kan het het hele jaar door regenen. In de winter komt sneeuwval vaak voor. De ideale periode voor een citytrip naar Sofia is de zomer, van juni tot september. De gemiddelde dagtemperaturen variëren dan van 22°C tot 27°C. vanaf oktober dalen de temperaturen plots.