Il clima della Toscana presenta caratteristiche diverse da zona a zona, essendo influenzato sia dal mare che bagna la regione a ovest, sia dalla dorsale appenninica che delimita il territorio prima a nord e poi a est. Le correnti d'aria che caratterizzano il clima della Toscana presentano spesso andamenti diversi a nord e a sud dell'Isola d'Elba, che con il suo Monte Capanne tende a comportarsi come una sorta di «spartiacque» a livello meteorologico.

Temperature

Fascia costiera La fascia costiera presenta un clima tipicamente mediterraneo con temperature medie annue attorno ai 15,5 °C nel tratto a nord di Cecina e ai 16,5 °C lungo la costa maremmana; il valore medio annuo più elevato si registra presso la stazione meteorologica di Pianosa, sull'omonima isola, dove si sfiorano i 17 °C. La parte settentrionale della regione, comprendente le province e le coste di Lucca, Pisa e Massa, sono caratterizzate da un clima molto più umido rispetto al resto della costa meridionale. Margherita Azzari (a cura di). Atlante Geoambientale della Toscana (Regione Toscana). Novara, Istituto Geografico De Agostini, 2006.Pag. 60: carta delle zone climatiche della regione, carte delle temperature medie annue, massime e minime e carta delle precipitazioni medie annue.Pag. 52: carte del bilancio idrico stagionale

I valori medi di gennaio si aggirano mediamente tra gli 8  e i 10 °C (temperature minime difficilmente sotto zero; ma in caso di ondate di freddo particolarmente intense le temperature possono andare sotto zero fin sul mare), con valori anche superiori su alcune isole dell'Arcipelago meridionale; le medie di luglio si attestano tra i 23 e i 25 °C (massime generalmente al di sotto dei 35 °C, ma in caso di anticiclone africano subtropicale le temperature possono arrivare a 36/37 °C) accompagnati da alti tassi di umidità; ad esempio +39,5 ºC, Pisa, agosto 2003; + 38,6 ºC, Pisa, giugno 2025; + 36,9 ºC, Viareggio, giugno 2019. Risultano moderate le escursioni termiche sia annue che giornaliere, anche se negli ultimi anni il clima risulta nettamente cambiato.

Le zone più miti si riscontrano nelle isole più meridionali dell'Arcipelago Toscano, dove le temperature diurne possono mantenersi con facilità intorno ai 15 °C anche in pieno inverno, mentre le aree più fredde sono quelle a ridosso delle Alpi Apuane, che vedono qualche minima sotto zero nell'arco di un anno.

Entroterra L'entroterra presenta in pianura temperature medie annue appena inferiori rispetto ai valori medi della corrispondente linea di costa: ciò è dovuto all'accentuarsi della continentalità e delle escursioni termiche sia annue che giornaliere.

I valori medi di gennaio sono generalmente compresi tra i 4 °C e i 7 °C, mentre quelli di luglio sono generalmente compresi tra 24 °C e 26 °C.

La differenza maggiore rispetto alla fascia costiera si riscontra tuttavia nelle temperature minime invernali, che spesso scendono sotto zero, in particolare in condizioni di alta pressione con inversione termica e contemporaneo effetto albedo (primato assoluto regionale in pianura i −23,5 °C a Empoli nel gennaio 1985 e, tra le stazioni ufficiali, i −23,2 °C a Firenze Peretola il 12 gennaio 1985) e nelle massime estive che possono facilmente raggiungere i 40 °C (primato storico regionale di +43,1 °C ad Antella il 6 agosto 2003 e, tra le stazioni ufficiali, di +42,6 °C a Firenze Peretola il 26 luglio 1983).

Salendo di altitudine, i valori di temperatura tendono generalmente a diminuire di 0,7-0,8 °C ogni 100 m di quota. Le zone più fredde sono quelle di Pistoia e Arezzo, mentre quella più mite sono le aree più prossime alla costa. Sui rilievi la neve cade abbondante nell'inverno, che è anche piuttosto freddo (medie di −1 °C a 800 m di quota), e massime estive piuttosto alte (media di +28 °C in luglio sempre a 800 m di quota). Generalmente la neve compare, anche se in quantità ridotte (talvolta eccezionali come nel 2012), nei fondovalle e nelle zone pianeggianti più prossime ai rilievi appenninici.

Valori estremi Di seguito, sono indicati i valori delle temperature estreme annue registrate presso alcune delle stazioni meteorologiche presenti nel territorio regionale, i cui dati sono reperibili negli annali idrologici regionali e negli archivi di ENAV, Aeronautica Militare, UCEA e NOAA che ne costituiscono le fonti (alcune stazioni idrologiche risultano essere urbane, a differenza di quelle ufficiali).

Temperature massime assolute Antella +43,1 °C (agosto 2003). San Colombano +43,0 °C (agosto 2003). Suvereto +42,8 °C (luglio 1983). Firenze Peretola +42,6 °C (luglio 1983). San Gimignano +42,6 °C (luglio 1983). Cortona +42,5 °C (luglio 1952). Pistoia +42,4 °C (agosto 1943); un valore errato di +43,4 °C, dovuto a errore di trascrizione o di misurazione, è stato registrato il 22 luglio 1982. Arezzo San Fabiano +42,1 °C (agosto 2017). Empoli Prunecchio +42,0 °C (agosto 1958 e luglio 1983); valori errati, nettamente sovrastimati per probabili errori di misurazione, sembrano essere i +43,0 °C del 5 agosto 1984 e del 15 agosto 1985, i +42,5 °C del 13 luglio 1984 e i +42,0 °C del 27 luglio 1985. Larciano Castelmartini +42,0 °C (luglio 1945). Bibbona Casa Forestale +41,6 °C (luglio 1952). Borgo San Lorenzo +41,6 °C (luglio 1952). Firenze Ximeniano +41,6 °C (luglio 1983). Grosseto Centro +41,5 °C (agosto 1943). Foiano della Chiana +41,0 °C (luglio 1983). Prato +41,0 °C (luglio 1952). Arezzo Molin Bianco +40,5 °C (luglio 1962). Sorano Pratolungo +40,5 °C (luglio 1955). Monte Argentario +40,4 °C (agosto 2017). Prato Galceti +40,4 °C (agosto 2003). Grosseto Aeroporto +40,2 °C (agosto 1958 e agosto 2003). Lucca +40,2 °C (agosto 2003). Massa Marittima +40,0 °C (luglio 1983). Pienza Madonnina +40,0 °C (agosto 2000, agosto 2003 e luglio 2005); i valori di +41,0 °C del 17 agosto 1998 e di +40,0 °C del 27 luglio 1998 e del 2 agosto 1998 appaiono nettamente sovrastimati. Stia +39,8 °C (luglio 1952). Siena Poggio al Vento +39,6 °C (luglio 1952). Collesalvetti Nugola +39,5 °C (agosto 1981); un valore di +39,8 °C, che appare nettamente sovrastimato, è stato registrato il 23 agosto 1960. Firenze Museo La Specola +39,5 °C (agosto 1868 e luglio 1881). Pisa Facoltà di Agraria +39,5 °C (agosto 1943 e agosto 2011). Alberese Casello Idraulico +39,4 °C (agosto 1974); un valore errato, nettamente sovrastimato, appare quello di +39,5 °C del 12 agosto 1979, dovuto a probabili errori di trascrizione o misurazione. Firenzuola +39,1 °C (agosto 2017). Radicofani +38,6 °C (agosto 1947). Siena Università +38,6 °C (luglio 1983). Follonica +38,5 °C (agosto 1969). Manciano +38,5 °C (agosto 1974). Pisa San Giusto +38,5 °C (agosto 2011), il valore di +39,0 °C del 29 luglio 2005 appare nettamente sovrastimato. Portoferraio +38,5 °C (agosto 1974). Livorno Osservatorio Meteorologico +37,8 °C (luglio 1905). Castel del Piano +37,5 °C (agosto 1998). Massa +37,5 °C (luglio 1950). Gorgona (stazione Arsia-Toscana) +37,4 °C (agosto 2003). Cottede +37,2 °C (agosto 2017). Elba-Monte Calamita +37,2 °C (agosto 2017). Viareggio +36,8 °C (giugno 2019). Orbetello Terra Rossa +36,0 °C (luglio 1983 e agosto 1992). Passo Porretta (vecchia sede a 932 m s.l.m., periodo 1946-1963) +35,0 °C (agosto 1947). Volterra (stazione Aeronautica Militare) +34,9 °C (luglio 2005). Pracchia +34,7 °C (agosto 1998 e agosto 2017). Acquerino (stazione ARPA) +34,5 °C (luglio 1983). Vallombrosa +34,5 °C (agosto 1943). Pianosa +34,2 °C (luglio 1952). Gorgona (stazione Aeronautica Militare) +34,1 °C (agosto 1964). Rifredo Mugello +33,6 °C (agosto 1998). Passo della Cisa +32,6 °C (agosto 1974). Lago Paduli +31,1 °C (agosto 2012). Passo Porretta (sede attuale a 1313 m s.l.m., dal 1963 in poi) +28,4 °C (agosto 1974 e agosto 1998).

Temperature minime assolute Firenzuola −26,0 °C (gennaio 1985). Empoli Prunecchio −23,5 °C (gennaio 1985). Firenze Peretola −23,2 °C (gennaio 1985). Borgo San Lorenzo −22,0 °C (gennaio 1985). Arezzo Molin Bianco −20,2 °C (gennaio 1985). Palazzo del Pero −20,0 °C (gennaio 1968 e gennaio 1985). Larciano Castelmartini −19,7 °C (gennaio 1985). Passo della Cisa −18,8 °C (gennaio 1947). Acquerino (stazione ARPA) −17,0 °C (febbraio 1956). Passo Porretta (vecchia sede a 932 m s.l.m., periodo 1946-1963) −17,0 °C (gennaio 1947). Passo Porretta (sede attuale a 1313 m s.l.m., dal 1963 in poi) −16,6 °C (marzo 1971 e febbraio 1991). Pracchia −16,5 °C (gennaio 1985). Lago Paduli −16,0 °C (febbraio 1956 e dicembre 2005). Vallombrosa -15,6 °C (gennaio 1985). Cottede −15,3 °C (gennaio 1947 e gennaio 1985). Rifredo Mugello −15,0 °C (gennaio 1979). Sorano Pratolungo −15,0 °C (dicembre 1991). Arezzo San Fabiano −14,5 °C (gennaio 1985). Pisa San Giusto −13,8 °C (gennaio 1985). Prato −13,8 °C (gennaio 1985). Stia −13,6 °C (gennaio 1968); mancano i dati del gennaio 1985. Castel del Piano −13,4 °C (gennaio 1985). Lucca −13,4 °C (gennaio 1985). Radicofani −13,3 °C (gennaio 1979). Alberese Casello Idraulico −13,2 °C (gennaio 1985). Grosseto Aeroporto −13,2 °C (gennaio 1985). Pistoia −13,0 °C (febbraio 1929 e gennaio 1985). Firenze Ximeniano −12,9 °C (dicembre 1849). Pisa Facoltà di Agraria −12,8 °C (gennaio 1985). Firenze Museo La Specola −12,5 °C (dicembre 1849). Foiano della Chiana −12,5 °C (gennaio 1963). Prato Galceti −12,2 °C (gennaio 1985). Massa Marittima −12,0 °C (gennaio 1963). Monte Argentario −11,7 °C (gennaio 1963). Pienza Osservatorio Meteorologico −11,5 °C (dicembre 1940). Siena Poggio al Vento −11,1 °C (febbraio 1991). Cortona −10,5 °C (gennaio 1985). Suvereto −10,1 °C (gennaio 1985). Collesalvetti Nugola −10,0 °C (gennaio 1985). Follonica −10,0 °C (gennaio 1985). Grosseto Centro −10,0 °C (gennaio 1985). Manciano −10,0 °C (gennaio 1963). Siena Università −10,0 °C (gennaio 1979 e febbraio 1929). Elba-Monte Calamita −9,9 °C (gennaio 1963). San Gimignano −9,5 °C (gennaio 1985). Bibbona Casa Forestale −9,0 °C (febbraio 1956 e gennaio 1963). Volterra −9,0 °C (febbraio 1991). Viareggio −8,7 °C (gennaio 1985). Orbetello Terra Rossa −7,6 °C (febbraio 1956). Livorno Osservatorio Meteorologico −7,0 °C (gennaio 1985). Massa −6,9 °C (gennaio 1985). Gorgona (stazione Aeronautica Militare) −5,4 °C (gennaio 1963). Portoferraio −5,0 °C (febbraio 1956). Pianosa −3,4 °C (gennaio 1963).

Nuvolosità

La distribuzione della nuvolosità sulla regione presenta una grande variabilità, sia a livello mensile per ciascuna area o località esaminata che a livello distributivo territoriale.

Esaminando il trentennio 1961-1990 l'area con minore copertura nuvolosa risulta quella della fascia costiera e pianeggiante sublitoranea meridionale, corrispondente alla Maremma grossetana, oltre alle aree litoranee delle isole dell'Arcipelago Toscano, che fanno registrare il valore medio giornaliero pari od inferiore ai 3,5 okta giornalieri. La nuvolosità tende a fare registrare valori medi giornalieri superiori man mano che si procede verso nord (meno lontano dal Mar Ligure) e verso le aree appenniniche interne per l'accentuazione dell'effetto stau orografico, fino a raggiungere i massimi superiori ai 4,3 okta giornalieri tra la Versilia, le Alpi Apuane, la Garfagnana e l'area dell'Appennino Tosco-Emiliano pistoiese in primis.http://www.scia.sinanet.apat.it/sciaweb/scia_valori_mappe.html Valori normali: mappa della copertura nuvolosa media (1961-1990) nel Sistema nazionale di raccolta, elaborazione e diffusione di dati Climatologici di Interesse Ambientale dell'APAT