Denizli, hem Akdeniz hem de karasal iklim özelliklerini gösteren karmaşık bir iklim yapısına sahiptir. Yaz ayları sıcak ve kurak geçerken, kışlar soğuk ve yağışlıdır. İlkbahar ve sonbahar mevsimleri genellikle ılıman geçer ve bu dönemlerde yağış miktarı artış gösterir.

Yaz mevsimi, genellikle Haziran ayından başlayarak Eylül ayına kadar sürer. Bu dönemde sıcaklıklar sıklıkla 30°C'nin üzerine çıkar ve bazı günlerde 40°C'ye kadar ulaşabilir. Yazın kurak geçmesi, bölgede su kaynakları üzerinde baskı oluşturur ve tarımsal sulama için kullanılan su miktarında artışa neden olabilir. Nem oranı düşük olduğu için sıcak hava daha katlanılabilir hale gelir, ancak öğle saatlerinde dışarıda uzun süre kalmak zorlayıcı olabilir.

Kış ayları ise Aralık başından Şubat sonuna kadar devam eder. Kış mevsiminde sıcaklıklar genellikle 5°C ile 15°C arasında değişir, ancak bazen don olayları yaşanabilir. Bu dönemde yağışlar daha sık görülür ve genellikle yağmur şeklindedir. Aralık ve Ocak ayları en çok yağış alan aylardır. Yağışların büyük kısmı bu aylarda toplanır ve zaman zaman kar yağışı da görülebilir. Soğuk ve yağışlı hava, ısıtma ihtiyacını artırır ve kış aylarında enerji tüketimi yükselir.

İlkbahar ve sonbahar, Denizli için geçiş mevsimleridir ve genellikle hava durumu daha ılımandır. Bu dönemlerde sıcaklıklar yavaş yavaş artar veya azalır. İlkbaharda, Mart ve Nisan ayları yağışlı geçebilir, bu durum tarım için olumlu etkiler yaratır çünkü bu mevsimde ekilen bitkiler için yeterli suyun sağlanması kritik önem taşır. Sonbahar mevsimi ise Eylül ve Ekim aylarında başlar ve genellikle yağışlar azalır, havalar serinler.

Rüzgarlar, Denizli'de genellikle kuzey ve kuzeybatı yönlerinden eser ve özellikle ilkbahar ve sonbahar aylarında kuvvetli olabilir. Bu rüzgarlar, sıcak yaz aylarında serinleme sağlasa da, kışın soğuğu daha da hissedilir kılar. Rüzgarın etkisiyle kış aylarında soğuk daha keskin hissedilirken, yazın serinletici bir etkisi olabilir.

Denizli'nin iklimi, şehrin yaşam koşulları üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Özellikle tarım, iklim koşullarına oldukça bağlıdır ve mevsimlik yağışların değişkenliği su kaynakları yönetimi açısından önemli planlamalar gerektirir. Şehrin sosyal ve ekonomik yaşamı, bu iklimsel özelliklere uyum sağlama kapasitesi ile doğrudan ilişkilidir.