A Hamamatsu il clima è temperato, con inverni abbastanza miti e soleggiati, ed estati calde, afose e piovose. Come il resto del Giappone la città risente della circolazione monsonica: in inverno prevalgono le correnti fredde da nord-ovest, mentre in estate prevalgono le correnti calde e umide di origine tropicale.
Hamamatsu si trova nella parte centrale di Honshu, sulla costa, nella prefettura di Shizuoka. A nord della città si trovano i monti Kiso, o Alpi centrali, con una serie di cime che sfiorano i 3.000 metri.
Data la latitudine abbastanza bassa (al 34° parallelo), e la protezione delle montagne (siamo sul versante meridionale), in inverno le correnti di origine siberiana si fanno sentire poco, per cui ci sono diverse giornate soleggiate e in genere non fa molto freddo; tuttavia non si possono escludere periodi freddi e ventosi, con massime intorno ai 6/8 gradi o anche meno. Le nevicate sono rarissime: a differenza che a Tokyo, dove ogni tanto può nevicare, qui in pratica non nevica mai (ma ogni tanto può nevicare nella periferia nord della città, vedi Tenryu-ku). Le gelate notturne sono abbastanza rare e in genere leggere, ma comunque di notte la temperatura scende spesso vicino a zero gradi.
In estate si alternano periodi di bel tempo, con caldo e afa, a periodi di maltempo, con vento e pioggia. Per fortuna, c'è il soffio della brezza dal mare.
Ecco le temperature medie.

A Hamamatsu le precipitazioni sono abbondanti, dato che ammontano a 1.800 millimetri l'anno. La stagione nettamente più secca è l'inverno. I periodi più piovosi sono la prima parte della stagione delle piogge (metà giugno- metà luglio, o piogge delle prugne), e l'ultima (settembre, anche a causa del contributo dato dai tifoni, vedi sotto). Ecco le precipitazioni medie.

Da giugno a ottobre (ma soprattutto da agosto all'inizio di ottobre), Hamamatsu può essere colpita dai tifoni, i cicloni tropicali, che in quest'area esposta a sud si fanno sentire in maniera particolare. I tifoni più intensi possono portare piogge torrenziali e ingenti danni.
La fioritura dei ciliegi a Hamamatsu avviene intorno al 30 marzo.
Il soleggiamento a Hamamatsu è buono in inverno, mentre è appena discreto nelle altre stagioni, a causa delle perturbazioni che passano nelle mezze stagioni e del monsone estivo. In estate, agosto è il mese più soleggiato: se si escludono i tifoni e alcune ondate di maltempo, vi sono diversi periodi soleggiati. Ecco la media delle ore di sole al giorno.



Il mare è sufficientemente caldo per fare i bagni (con una temperatura uguale o superiore ai 23 gradi) da luglio a ottobre, come si può vedere nella tabella seguente.