Cuiabá é famosa pelo seu forte calor, apesar de a temperatura no inverno chegar a 10 graus e a temperatura média ser de apenas 26 graus. O clima é tropical quente e úmido. As chuvas se concentram de outubro a abril, enquanto que no resto do ano as massas de ar seco sobre o centro do Brasil inibem as formações chuvosas. Nesses meses é comum a chegada de frentes frias vindas do sul do país, deixando o clima frio e úmido. Quando essas frentes se dissipam, o calor, associado à fumaça produzida pelas constantes queimadas nessa época, faz a umidade relativa do ar cair a níveis baixos, às vezes abaixo dos 15%, aumentando os casos de doenças respiratórias. A precipitação média anual é de 1.469,4 mm, com intensidade máxima em janeiro,fevereiro e março. A temperatura máxima média chega a 34,1°C, mas as máximas absolutas chegam, em raras ocasiões, a mais de 40°C; em dias chuvosos, a temperatura máxima não passa de 25 graus. A mínima média em julho, o mês mais frio, é de 16,0°C. Segundo o INMET (1961-1990), a menor temperatura registrada foi de 3,3°C em 18 de julho de 1975 e a maior de 42,1°C, em 16 de outubro de 2008.porem atualmente maximas de 45 ja foram registradas
O quadro geomorfológico do município é, em grande parte, representado pelo Planalto da Casca e pela Depressão Cuiabana. Predominam os relevos de baixa amplitude com altitudes que variam de 146 a 250 metros na área da própria cidade.
