Il clima della città, espresso dalle rilevazioni della stazione ubicata presso l'aeroporto militare di Grottaglie, è tipicamente mediterraneo ma con non rare punte continentali. L'inverno è generalmente mite e piovoso ma non sono infrequenti le irruzioni di aria fredda da est, che di rado arrecano precipitazioni nevose (Gennaio 2002 e Febbraio 2006). Molto calda ed afosa l'estate tarantina, con valori che talvolta raggiungono i 40 gradi. In base alle medie di riferimento trentennale (1961-1990), la temperatura media del mese più freddo, gennaio, si attesta attorno ai +9 °C, mentre quella dei mesi più caldi, luglio e agosto, si aggira sui +25,5 °C. Le precipitazioni medie annue, piuttosto scarse, fanno registrare un valore appena superiore ai 400 mm, con un marcato minimo estivo ed un moderato picco autunnale