山口市の気候を語るうえで絶対に外せないのが、朝晩と日中の激しい寒暖差です。周囲を山に囲まれた内陸特有の盆地地形は、放射冷却現象の影響を極めて強く受けます。
晴天に恵まれた春や秋の朝方には、急激に気温が下がって街全体が冷たい空気に包まれますが、太陽が昇ると一気に気温が上昇します。1日の最高気温と最低気温の差が15度以上に達することも珍しくありません。この急激な変化は体調管理に直接響くため、脱ぎ着のしやすいレイヤードスタイル（重ね着）での外出が鉄則です。
また、冬場は関門海峡方面や日本海側から流れ込む湿った寒気の影響を受けやすく、南部の瀬戸内海側が晴れていても山口市内だけはどんよりとした曇り空が広がり、時折雪やみぞれが舞うという独特の「時化（しけ）模様」を見せることも特徴です。
