In Serbien herrscht gemäßigtes Kontinentalklima mit lokalen und jahreszeitlichen Unterschieden vor. Nahe gelegene Regionen wie die Alpen, das Mittelmeer, die Bucht von Genua, das Pannonische Becken und das Tal der Morave, die Karpaten und die Rhodopen sowie das von Tälern und Plateaus geprägte Bergland von Serbien prägen das Wetter und das Klima des Landes. Die Nord-Süd-Ausrichtung der Flusstäler erlauben polaren Luftmassen den Zustrom in die südlichen Regionen des Landes. Der größte Teil Serbiens wird von moderatem Klima beherrscht, wohingegen die südwestlichen Regionen an die subtropische und kontinentale Klimazone grenzen.

In den Gebieten von über 300 m über dem Meeresspiegel liegt die Jahresdurchschnittstemperatur bei 10,9°C, auf 300 bis 500 m über dem Meeresspiegel bei etwa 10°C. In den Bergregionen von über 1000 m Höhe liegt die Temperatur bei 6°C, auf über 1500 m Höhe bei 3°C. Die Herbstmonate sind wärmer als der Frühling, während der Januar mit Durchschnittstemperaturen von -6°C in den Bergregionen und etwa 0°C im Flachland den kältesten Monat des Jahres darstellt. Der wärmste Monat ist hingegen der Juli mit Durchschnittstemperaturen zwischen 11°C und 22°C. Die höchste jemals gemessene Temperatur betrug in Smederevska Palanka im Jahr 2007 44.9°C, die niedrigste -39.5° im Jahr 1985 auf dem Pešter Plateau.

Die jährliche Niederschlagsmenge liegt in den tief liegenden Gebieten zwischen 540 und 820 mm. In den Regionen auf 1000 m Höhe fällt zwischen 700 und 1000 mm Niederschlag pro Jahr, während die Niederschlagsmenge auf einigen Berggipfel im Südwesten Serbiens bis zu 1500 mm betragen kann. Im größten Teil des Landes herrschen kontinentale Niederschlagsmuster vor, wobei die größeren Mengen – abgesehen vom Südwesten, wo im Herbst der meiste Regen fällt – in der wärmeren Jahreshälfte nieder gehen. Juni ist der verregnetste Monat, in dem 12 bis 13% des Jahresniederschlags gemessen wird. Im Februar und Oktober fällt dagegen am wenigsten Regen. Der Jahresdurchschnitt für das ganze Land liegt bei 896 mm.

Typischerweise fällt in der Zeit zwischen November und März Schnee, obwohl es auch im April und Oktober schneien kann. Auf den Bergen kann auf einer Höhe von über 1000 m das ganze Jahr über Schnee liegen. Der Januar ist mit 30 bis 40% der jährlichen Schneetage schließlich der schneereichste Monat des Jahres.

Serbien zählt zwischen 1500 und 2200 Sonnenstunden pro Jahr.

In der wärmen Jahreshälfte dominieren Luftströmungen aus nord-westlicher und westlicher Richtung. Der Košava-Wind führt im Herbst und Winter für zwei bis drei Tage klares und trockenes Wetter aus süd-östlicher Richtung mit sich. Süd-westliche Luftströmungen bestimmen hingegen die Berregionen Serbiens sowie den Süd-Westen des Landes.

Der durchschnittliche Luftdruck in Belgrad beträgt etwa 1001 mb und die relative Luftfeuchtigkeit liegt bei 69,5%.