El clima en Sepúlveda se caracteriza por ser mediterráneo continentalizado, con marcadas diferencias entre las estaciones. Los inviernos son fríos, con temperaturas que alcanzan sus valores más bajos en enero, mientras que los veranos, especialmente en julio, presentan temperaturas más elevadas, aunque el mes más seco del año es agosto, contribuyendo a un verano generalmente seco y cálido. La primavera y el otoño son estaciones de transición, con lluvias más frecuentes en primavera, que suele ser la estación más lluviosa, favoreciendo un verdor notable en el paisaje urbano de la localidad.
La distribución de las precipitaciones refleja esa influencia de la estación y la geografía, siendo la primavera la época de mayor pluviometría y el verano la más seca. La meteorología de Sepúlveda ofrece un clima con contrastes claros, donde las actividades al aire libre resultan más agradables en los meses de primavera y otoño, cuando las temperaturas son moderadas y las lluvias no dificultan la visita o el disfrute del entorno natural.
Normales climáticas WorldClim 2.1 para el periodo 1970–2025.