Körfez kıyılarıyla Karadeniz kıyısında ılıman, dağlık kesimlerde daha sert bir iklim hüküm sürer. Kocaeli ikliminin, Akdeniz iklimi ile Karadeniz iklimi arasında bir geçiş oluşturduğu söylenebilir. İl merkezinde yazlar sıcak ve az yağışlı, kışlar yağışlı, zaman zaman karlı ve soğuk geçer. Kocaeli’nin Karadeniz’e bakan kıyıları ile İzmit Körfezi’ne bakan kıyılarının iklimi arasında bazı farklılıklar göze çarpar. Yazın körfez kıyılarında bazen bunaltıcı sıcaklar yaşanırken Karadeniz kıyıları daha serindir- İl merkezinde ölçülen en yüksek hava sıcaklığı 44,1 °C (13 Temmuz 2000), en düşük hava sıcaklığı -8,3 °C (23 Şubat 1985), yıllık ortalama sıcaklık ise 14,8 °C’dir. Karadeniz kıyısında yıllık ortalama yağış miktarı 1.000 mm’yi aşar. Bu miktarı güneye doğru gidildikçe azalır, İzmit’te 800 mm’nin de altına düşer (784,6 mm). Samanlı Dağlan’nın körfeze bakan yamaçlarında iklim Karadeniz kıyılarına benzer. Yağış miktarı da bu kesimde farklıdır. Rüzgârlar kışın kuzey ve kuzeydoğudan, yazları ise kuzeydoğudan eser.
