El clima en Montilla se caracteriza por ser mediterráneo continentalizado, con marcadas diferencias entre las estaciones. Los veranos son cálidos y secos, con temperaturas elevadas que hacen que julio sea el mes más caluroso, mientras que los inviernos presentan temperaturas más suaves, siendo enero el mes más frío. La influencia de la ubicación en el interior de Córdoba contribuye a un verano seco y una estación invernal más lluviosa, especialmente en los meses de diciembre y durante la estación fría en general.
La meteorología de Montilla refleja un contraste notable entre el verano, con escasas precipitaciones, y el invierno, cuando las lluvias aumentan, aunque la estación más lluviosa suele ser el invierno completo. La época más agradable para actividades al aire libre suele ser la primavera y el otoño, cuando las temperaturas son moderadas y las lluvias no son tan frecuentes. La distribución de las precipitaciones y las temperaturas extremas influyen en el modo en que se planifican las actividades en el entorno urbano.
Normales climáticas WorldClim 2.1 para el periodo 1970–2025.