Klimat Sendai leży w strefie klimatu umiarkowanego. Średnia temperatura w mieście wynosi 12,1 °C (53,8 °F), a średnie roczne opady wynoszą 1241,8 mm. Najwyższa zanotowana temperatura to 36,8 °C (98,2 °F), a najniższa to -11,7 °C (10,9 °F). Przeciętny rok ma 16,8 dni z temperaturą przekraczającą 30 °C i tylko 2,2 dnia z temperaturą spadającą poniżej 0 °C, co jest współczynnikiem niższym niż w pozostałych głównych miastach Japonii. Miasto jest rzadko nawiedzane przez tajfuny i przeciętnie tylko przez 6 dni w roku notuje się opady śniegu powyżej 10 cm. Pora deszczowa w Sendai rozpoczyna się zwykle pod koniec czerwca lub na początku lipca, czyli później niż w większości japońskich miast.
Demografia W 2005 liczba mieszkańców wynosiła 1 028 214 osób, a gęstość zaludnienia – 1 304,69 osób na km². Całkowita powierzchnia miasta wynosi 788,09 km². Większość ludności zamieszkuje w zurbanizowanych obszarach w pobliżu linii kolejowych i metra. Spis powszechny w 2000 wykazał, że 88,5% populacji (892 252 osób) mieszkała na obszarze 129,69 km², co stanowiło zaledwie 16,6% całkowitej powierzchni miasta. Gęstość zaludnienia na tym obszarze wynosiła 6879,9 osób/km², co przekraczało ponad pięciokrotnie średnią gęstość zaludnienia miasta w tym czasie (1286,6 osób/km²).