Tbilissi connaît des hivers doux avec une température moyenne de en janvier et des étés chauds avec une température moyenne de en juillet. La douceur des températures en hiver s'explique par la proximité de deux grandes masses d'eau (la mer Noire et la mer Caspienne) et par le fait que la chaîne de montagne du Grand Caucase empêche l'intrusion des masses d'air froides en provenance de Russie. La neige ne tient au sol en moyenne que 13 jours par an (hauteur moyenne de en février avec un maximum de ).