氣溫 年平均氣溫15.5℃。冬季1月份平均氣溫3℃左右.夏季8月份平均氣溫27.5℃左右。據記載，徐家匯極端最低氣溫為清光緒十九年（1893年）1月19日的零下12.1℃，極端最高氣溫為2013年8月7日的40.8℃。徐家匯地區四季分明，平均氣溫在10℃以下為冬季沾2℃以上為夏季，兩者之間是春、秋季。
風向 冬季常受來自蒙古高原西北季風的影響，寒冷幹燥，風速較大，夏季多來自太平洋洋面的東南風。3月和9、10月為季風過渡時期，多東北風，全年西南風最少。
降水 降水量夏季多於冬季，春季又超過秋季。全年無特別幹旱季節，年平均降水量為1143.1毫米，月平均降水量以12月的38.5毫米為最少。民國4年12月曾全月無雨。每年6～7月梅雨期雨量集中，降水量最多。清光緒元年（1875年）6月降水量多達491.9毫米，暴雨主要降於夏秋季，冬季降雪時間短暫。積雪也不深，冰雹的次數和數量都極少。
霧霜 境內水汽充沛，空氣中凝結核多，風速小，霧日較多。據徐家匯氣象臺測得每年平均霧日約43天，最多為民國19年有93個霧日，最少為清光緒二十七年有3個霧日。在1～5月和10～12月的風小無雲夜晚和早晨易出現霧天。境內地勢平坦，易受寒潮影響，寒潮來時氣溫急劇下降，產生霜凍，危害初春和晚秋農作物。平均初霜日為11月20日，平均終霜日是4月24日，全年平均霜期約125.4天，無霜期約240天。
災害性天氣 遭受災害性天氣侵襲主要是熱帶風暴（臺風）、龍卷風、暴雨、冰雹等。臺風多在7、8月襲滬，6、9月次之，平均每年約有兩次。民國4年7月28日臺風以每秒44米的最大風速，將徐家匯觀象臺風信儀吹折。1949年7月24日夜臺風，暴雨襲滬，災情嚴重，據不完全統計，區境肇嘉浜以南房屋倒塌、損壞665間，受災戶達501戶2389人，死亡85人，受傷或致病者40余人。1956年的12級臺風把徐家匯天主堂1米多高，重約400公斤的鋼制十字架吹斷，龍卷風常在夏秋之間出現。1962年9月6日晨，龍卷風直撲龍華，擦過龍華塔向西北疾卷，拔起電線桿、房屋，給莊稼和人畜帶來很大損失。暴雨主要降於夏、秋季。1963年9月13日，龍華降暴雨246.7毫米。1969年8月5日，龍華降暴雨204.4毫米，其中1小時最大降雨量為71.2毫米，曾出現過15分鐘內降雨47毫米的記錄，致使部分地區積水成災。區境內出現冰雹次數與數量均極少，據清嘉慶年間《松江府誌》載：“雍正元年癸卯（1723年）夏四月八日，大雨雹，大者重五十斤，自龍華至閘港，斃壹人，傷者無數”。