１年の四季がハッキリしており、冬が特に長く、１年の約３分の１を占める。
気候は、亜寒帯冬季少雨気候に属し、夏と冬の温度差が非常に大きい顕著な大陸性気候である。1月の平均気温は－18.6℃と世界の大都市の中では最も寒い部類に入る。朝の最低気温は平均で－23.9℃にまで下がり、－40℃以下まで下がることもあるが、非常に乾燥していて降雪はほとんどない。

この寒さの為、ハルビンは氷の町と言われている。一方、夏は暑く7月の平均気温は22.8℃、日中は平均で28℃程度まで上がり雨も多く、年間降水量のほとんどが6～9月で占められる。年間平均気温は4℃、年降水量は502.3㍉である