柳州市地處桂中北部，屬中亞熱帶季風氣候，影響柳州市的大氣環流主要是季風環流，夏半年盛行偏南風，高溫、高濕、多雨，冬半年盛行偏北風，寒冷、幹燥、少雨。夏長冬短、雨熱同季，光、溫、水氣候資源豐富，但地區差異較大，北部各縣具有較明顯的山地氣候特征。
太陽輻射量年平均為95～110千卡/平方厘米，南部多於北部，壹年中以7～8月最高，1～2月最低。日照時數平均1250～1570小時。氣溫自北向南漸增，年平均氣溫北部18.1～19.4℃，其余20.1～20.7℃，年際變化北部小於中、南部，最高年與最低年相差1.3～2.0℃。最冷月1月平均氣溫7.2～10.4℃，歷史上極端最低溫度為-2.5～-5.8℃，高寒山區可達-8℃以上。最熱月7月平均氣溫27.2～28.9℃，歷史上極端最高氣溫為38.6～39.5℃。年總積溫5700～6800℃，南北相差1100℃。年總降雨量1345～1940毫米，但地區分布和季節變化很大。
雨季壹般始於四月下旬，終於9月上旬初，這期間降水量占全年降水量的70%以上。雨量分布，北部多於南部，山區多於平原，融水縣貝江流域為柳州市的壹個多雨中心，年降水量可達2000毫米以上。多年平均蒸發量1600～1700毫米，自南向北漸減，南部超過1700毫米，大於降水量，為半濕半幹狀態，而北部的降水量多超過蒸發量，氣候濕潤。柳州市氣象災害主要有：春季低溫陰雨和幹旱，夏季的暴雨洪澇和雷雨大風，局部地方春夏之交季節有冰雹，秋季寒露風和秋旱，以及冬季的寒潮霜凍害。