Сильные морозы и палящий зной здесь бывают достаточно редко и имеют обычно небольшую продолжительность. Морозы в холодный период года (существенное отклонение от нормы, более чем на 4 градуса) устанавливаются чаще всего не более чем на 2—3 недели, а летняя жара может длиться от 3—4 дней до 1,5 месяцев (лето 1920, 1936, 1938, 1972, 2010, 2011).
На климат города оказывают влияние географическое положение (в зоне умеренного климата в центре Восточно-Европейской равнины, что позволяет свободно распространяться волнам тепла и холода); отсутствие крупных водоёмов, что довольно большим колебаниям температуры; а также влияние Гольфстрима, вызванное атлантическими и средиземноморскими циклонами, обеспечивающими относительно высокую температуру в зимний период по сравнению с другими населёнными пунктами, расположенными восточнее на той же широте, и высокий уровень атмосферных осадков. В отдельные зимние месяцы (декабрь 2001 года, декабрь 2002 года, январь 2010 года, чаще всего в декабре и в январе) в Москве не наблюдается оттепелей.
За год в Москве бывает около 30 гроз, в основном в период май—сентябрь, которые чаще всего вызываются местной конвекцией за счёт интенсивного прогрева в тёплый период. Более редкие, но наиболее сильные (фронтальные) грозы возникают при прохождении атмосферных фронтов и наблюдаются в течение всего года, включая зиму.
