In Odessa herrscht Seeklima (nach Köppens Klimaeinteilung Cfb)nahe der Grenze zum Kontinental- (Dfb) und halbtrockenen (semiariden) Klima (BSk). Die Wassertemperatur liegt im Jahresdurchschnitt zwischen 13 und 14 °C, zwischen Januar und März bei 6 °C und im August bei 23 °C.
Die Jahrestemperatur beträgt 10,5°C (Innenstadt: 11,5°C). Der kälteste Monat ist der Januar mit -1°C (-0,5°C). Der heißeste Monat ist der Juli mit +22°C (+23,5°C). Der Niederschlag ist semiarid, lediglich 440 mm (614 mm) fallen im Jahr. Der nasseste Monat ist der Juni und der Juli mit 49 mm.
Klimatabellen:
1991-2020:
1961-2010:

Pogoda.ru (1981-2010: Temperaturen, Niederschläge, Luftfeuchtigkeit), NOAA (1961-1990: Sonnenstunden), SeaTemperature.info (Wassertemperatur).
Jährliche Extremtemperaturen:
Einzelnachweise:
- Normales et records climatologiques 1991-2020 à Odesa – Infoclimat. URL. – abgerufen am 2021-12-19
- Погода и Климат – Климат Одессы [Weather and Climate – The Climate of Odessa] (in Russian). Weather and Climate (Погода и климат). Retrieved 2021-06-06. Pogoda.ru.
- „Odessa Climate Normals 1961–1990“. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Retrieved 2021-06-06.
- Sea water temperature Odessa today | Ukraine. URL. – abgerufen am 2021-06-06. — SeaTemperature.info.