Charakteryzuje się on mikroklimatem wyżynnym z dużym wpływem pobliskich gór – dla miasta jest to pasmo Beskidu Śląskiego i Żywieckiego.
Średnioroczna temperatura powietrza wynosi +7,7 °C, zaś roczne opady wynoszą 800 mm. Średnia temperatura lipca wynosi 17,5 °C, zaś stycznia –3,7 °C.
Charakterystycznym zjawiskiem występującym w Tychach są wiatry wiejące niemal codziennie, stąd Tychy są określane często mianem miasta przeciągów. Wpływa na to m.in. położenie Tychów, tzn. „u podnóża gór” oraz Brama Morawska. Charakterystycznym zjawiskiem są też liczne burze oraz nagła zmienność pogody na tym obszarze. Do Tychów docierają również silne wiatry halne z pobliskich Beskidów, które wieją najczęściej w okresach jesiennym i wiosennym. Oczywiście nie są one tak silne jak w Beskidach, czy choćby w Bielsku-Białej, ale mogą osiągać nawet 30–32 m/s, tj. ok. 120 km/h, jednak takie prędkości w Tychach osiąga stosunkowo rzadko.