Le climat de la ville est subtropical humide. Les étés sont chauds et les hivers frais, avec des précipitations importantes tout au long de l'année. La température annuelle moyenne de la ville est de . Le mois de janvier est le plus froid, avec une moyenne de , tandis que le mois de juillet est le plus chaud, avec . La pluviométrie moyenne est de par an. La ville connaît régulièrement d'importantes chutes de neige en hiver ( par tempête de neige n'est pas rare), le manteau neigeux ne tient cependant généralement pas plus d'une semaine. Koutaïssi connaît également de puissants vents d'est en été, ceux-ci descendant des montagnes avoisinantes.