Sarajevo se situe à environ cinq cents mètres d'altitude, dans une vallée étroite entourée de montagnes. Le climat y est continental humide, avec des hivers froids et des étés tempérés. La moyenne annuelle tourne autour de dix degrés. Le relief accentue les écarts entre le fond de vallée et les hauteurs voisines, où la neige tient bien plus longtemps.
De décembre à février, la moyenne reste proche de zéro degré et les gelées nocturnes sont fréquentes. La neige tombe régulièrement en ville et tient plusieurs jours. Par temps anticyclonique, l'air froid stagne au fond de la cuvette. Ces inversions de température provoquent un brouillard persistant et concentrent la pollution, principal inconvénient de la saison.
Mars et avril restent instables, avec des redoux suivis de retours du froid et de longues averses. La végétation part vite à partir de la mi-avril. Mai apporte des températures douces et des journées longues, propices aux sorties en montagne dès que la neige a fondu sur les crêtes.
Juillet et août affichent une moyenne proche de vingt degrés, avec des après-midi qui dépassent souvent les trente degrés. Les nuits demeurent fraîches grâce à l'altitude. Les orages de fin de journée sont courants et rafraîchissent l'atmosphère. C'est la période la plus fréquentée et la plus stable pour découvrir la ville.
Septembre prolonge l'été, avec des journées claires et des soirées fraîches. Octobre livre les couleurs des forêts de hêtres qui entourent la ville. Novembre est le mois le plus arrosé de l'année et marque le retour du chauffage, donc des premiers épisodes de brouillard chargé.
Les précipitations approchent huit cents millimètres par an et se répartissent sur tous les mois, sans saison sèche. La neige tombe en ville de novembre à mars environ. Les massifs voisins de Bjelašnica et de Jahorina, entre mille et deux mille mètres, conservent un enneigement bien plus durable et ouvrent leurs pistes pendant tout l'hiver.