Le climat est essentiellement continental avec des étés chauds (23,5°C en moyenne) et secs (les pluies ont lieu surtout au début de l'été) et des hivers froids (- 1,3°C en moyenne) et enneigés (l'offensive du froid commence généralement en décembre). L'hiver est plus rigoureux que dans les autres pays européens situés sous les mêmes latitudes. Un climat méditerranéen prédomine dans les vallées situées au sud du Rhodope, avec des étés secs et des hivers doux et humides.

A Sofia, le climat est sec, avec une pluviométrie moyenne annuelle de 50 mm environ.