Melbourne est située sur la côte sud-est de l’Australie continentale, et son climat est considérablement plus frais que celui de la majorité du pays. La ville est réputée pour « connaître les quatre saisons en une journée », ce qui montre à quel point il peut être difficile de planifier ses vacances en fonction des températures chaudes et ensoleillées.
Le ciel de Melbourne est souvent couvert. La pluie y est généralement peu abondante. En moyenne, la ville ne reçoit que 139 mm de précipitations sur toute l’année. Cela dit, les précipitations se prolongent beaucoup plus souvent tout au long de la journée, comparativement à d’autres villes australiennes situées plus au nord, où les averses sont intenses et de courte durée.
Les températures de l’air varient entre 15 et 20 °C au cours de la saison estivale, et chutent pour atteindre de 10 à 15 °C en moyenne pendant l’hiver.
La ville n’est pas reconnue pour ses plages, bien qu’elle en possède quelques-unes. La température de l’eau de la mer de Tasman est un peu inférieure au niveau de confort normal, variant de 14 à 19 °C.