La Roumanie connaît un climat continental tempéré, marqué par des hivers froids et des étés chauds. Sa position entre l'Europe centrale, la plaine pontique et la mer Noire lui vaut des influences contrastées. L'arc carpatique joue le rôle d'une barrière et accentue les différences entre les versants.
La température moyenne annuelle avoisine 10 degrés dans les plaines et diminue nettement avec l'altitude. L'amplitude entre janvier et juillet dépasse 20 degrés dans la plupart des stations. Le record de froid, moins 38,5 degrés, a été relevé à Bod, dans le judet de Brasov, en janvier 1942. Le record de chaleur, 44,5 degrés, a été mesuré à Ramnicelu, dans le judet de Braila, en août 1951.
La Transylvanie subit des influences océaniques atténuées, avec des hivers longs mais des étés modérés. La Valachie et la plaine de Moldavie souffrent davantage de la sécheresse estivale et des vagues de chaleur. Le littoral profite de l'effet régulateur de la mer Noire, qui adoucit l'hiver et prolonge l'arrière-saison. La Dobrogée demeure la région la plus sèche du pays.
Bucarest enregistre une moyenne annuelle proche de 10,8 degrés, avec environ moins 1,3 degré en janvier et 22,5 degrés en juillet. Cluj-Napoca, plus élevée et plus continentale, se situe autour de 9,2 degrés en moyenne annuelle, pour moins 2,6 degrés en janvier et 19,8 degrés en juillet. Constanta affiche 12,1 degrés de moyenne annuelle, 1,3 degré en janvier et 23,2 degrés en juillet. Ces valeurs correspondent aux normales calculées de 1981 à 2010.
Les précipitations moyennes atteignent environ 635 millimètres par an à l'échelle du pays. Les massifs carpatiques dépassent souvent 1 000 millimètres, tandis que le delta et le littoral reçoivent beaucoup moins. La station de Sulina compte parmi les plus sèches, avec des totaux voisins de 240 millimètres. Le maximum pluviométrique intervient généralement en mai et en juin.
Le crivat, vent froid et sec venu du nord-est, balaie en hiver la Valachie, la Moldavie et la Dobrogée. Il provoque des congères qui bloquent régulièrement les routes de plaine. En montagne, la neige tient plusieurs mois et permet l'activité des stations de la vallée de la Prahova et du massif de Fagaras. Les flux d'ouest, plus humides, arrosent surtout le Banat et l'Olténie.
Le printemps s'installe rapidement en mars et en avril, souvent accompagné d'averses. L'été apporte des orages de chaleur dans les Carpates et des périodes caniculaires dans le sud. L'automne reste doux et lumineux jusqu'en novembre, ce qui en fait une saison appréciée des voyageurs. L'hiver dure de décembre à février, avec des gelées fréquentes.