Тарту расположен на юго-востоке Эстонии, на берегу реки Эмайыги. Благодаря влиянию Гольфстрима зима мягкая, а лето сравнительно прохладное (однако, теплее и продолжительнее, чем в Таллине). Наиболее тёплый месяц года — июль, наиболее холодный — февраль.
Средняя температура воздуха в Тарту, по данным многолетних наблюдений (1971—2000 гг.), составляет +5,4 °C. Самые холодные месяцы в городе — январь и февраль. Средняя температура первого составляет −7,1 °C в 1961—1990 гг. и −4,5 °C в 2000—2010 гг., средняя температура второго — −6,5 °C и −4,9 °C соответственно. Самый тёплый месяц — июль, его среднесуточная температура +16,5 °C в 1961—1990 годах и +19,1 °C в 2000—2010 годах. Сравнительно небольшая амплитуда среднесуточных температур самого холодного и самого тёплого месяца (23,6 °C в 1961—1990 гг. и 24,0 °C в 2000—2010 гг.) характеризует умеренность тартуского климата. Самая высокая температура, отмеченная в Тарту за весь период наблюдений, +35,2 °C (зафиксирована 2 августа1896 года)[1], а самая низкая −38,6 °C (31 декабря1978 года).[2]
Максимальная и минимальная среднемесячная температура за период 2000—2011 гг.[3]
Среднегодовая сумма осадков в Тарту — около 585 мм. Относительная влажность воздуха в Тарту, как правило, высокая и за год составляет около 80 %, летом — 72—81 %, а зимой — 79—88 %.
Большая часть атмосферных осадков выпадает с мая по ноябрь, максимум их приходится на август (86 мм), а минимум — на февраль (23 мм). Число дней с осадками — 110 в году.[5] Нижняя облачность составляет 4,9 балла (от 3,2 в мае—июне до 7,1 в ноябре).[6]