Высказывание, ошибочно приписываемое Марку Твену, гласит — «Самая холодная зима, которую я когда-либо испытывал — лето Сан-Франциско» .[10][11] Климат в Сан-Франциско в общем схож со средиземноморским климатом, характеризуется мягкой мокрой зимой и теплым сухим летом. Сан-Франциско с трех сторон окружен водой, поэтому на его климат влияет довольно прохладный в этом районе из-за холодных течений Тихий океан, что обуславливает мягкий климат с небольшими сезонными колебаниями температуры. Средняя летняя температура в городе составляет 18 °C, что на 10 °C ниже, чем в Ливерморе, ближайшем городе внутри континента.[12] Наивысшая температура в Сан-Франциско составила 39 °C, была зафиксирована 14 июля 2000 года. Среднемесячная температура самого теплого месяца — сентября — 18,2 °C[12], что холоднее июля в Москве, хотя по широте Сан-Франциско южнее Баку, на широте Ашхабада. Однако среднесуточные температуры выше 16 °C держатся с начала мая до конца октября. Дневная температура зимой около 15 °C. Показатели термометров в городе практически никогда не падают ниже нуля по Цельсию, самая низкая температура была зафиксирована 11 декабря 1932 года, тогда она упала до −3 °C. Сезон с мая по сентябрь совершенно сухой, сезон дождей начинается с ноября и продолжается до марта. Снег очень редкое явление в Сан-Франциско: начиная с 1852 года, было зафиксировано лишь 10 случаев выпадения снега. Самый сильный снегопад в городе был 5 февраля 1887 года, когда в центре города уровень снега достиг 3,7 дюйма. Сочетание холодной воды океана и высокой температуры воздуха материковой части Калифорнии приводит к образованию Сан-Францисканского[13] тумана, который летом может обволакивать город (особенно его западную часть, в восточных районах туман менее густой) целыми днями. Туманы активны в городе в конце лета и в период с сентября до октября. Высокие холмы ответственны за 20%-е расхождение в количестве годовых осадков в разных районах. Они также защищают восточные округа от туманов и прохлады, преобладающих в районе Сансет. Микроклимат на восточной стороне города более солнечный и сухой.
