Los Angeles possui um clima bastante agradável, em comparação a outras grandes cidades americanas. Invernos amenos e verões quentes tornam as praias de Los Angeles bastante movimentadas quase o ano inteiro. Los Angeles tem muito sol durante todo o ano, com uma média de apenas 35 dias com chuva por ano.

A temperatura média no inverno é de 13ºC, com mínimas entre 12 °C e 10 °C, e máximas entre 18 °C e 21 °C. A temperatura média no verão é de 23 °C, com mínimas entre 12 °C e 17 °C, e máximas entre 24 °C e 38 °C. Precipitação cai na maioria das vezes na forma de chuva, embora no inverno, algumas vezes neve na cidade. Porém, a maior parte da neve acaba derretendo rapidamente ou na atmosfera ou no solo. A taxa de precipitação média anual na cidade é de 38 cm.

As maiores temperaturas sempre são registradas nos meses de agosto e setembro, onde a umidade relativa do ar chega a ficar abaixo dos 10% por vários dias e as temperaturas até a 37 graus na cidade de Los Angeles e a mais de 41 graus nas cidades mais ao interior do estado, como Riverside e San Bernardino.

Do final do mês de maio até meados de julho, o litoral da Califórnia vive uma situação de ventos marítimos que chegam ao continente e que provocam dias de tempo muito nublado, névoa e temperaturas amenas. Nesse período, nas áreas litorâneas do Condado de Los Angeles as temperaturas máximas não ultrapassam os 20 graus e no centro da cidade elas só vão ficar acima dos 25 graus a partir de Julho.

O Inverno é a estação chuvosa, onde costuma-se registrar temperaturas mais baixas, mínimas em torno de 5 °C e máximas inferiores a 13 °C no mês de Dezembro e no começo de Janeiro. Depois disso, ventos secos predominam e aumentam as temperaturas por um bom tempo, sendo observados período de muita oscilação da temperatura, normalmente com manhãs de 8 °C e tardes de 25 °C.