Bilecik, Türkiye'nin Marmara Bölgesi'nde yer alması nedeniyle geçiş iklimi özellikleri gösterir ve bu da şehrin ikliminde hem Marmara hem de İç Anadolu Bölgesi'nin etkilerini yansıtır. Genellikle kışları soğuk ve yağışlı, yazları ise sıcak ve nispeten kuru geçer. İlkbahar ve sonbahar mevsimleri ise genellikle ılıman ve yağışlıdır.
Kış aylarında sıcaklık genellikle 0°C civarında seyrederken, bazı soğuk günlerde sıfırın altına düşebilir. Kar yağışı görülebilir ve özellikle yüksek kesimlerde kar örtüsü birkaç gün veya hafta boyunca kalabilir. Bu durum, şehirde kış turizmi için bazı fırsatlar sunar ancak yerel halkın günlük yaşamını ve ulaşımını zorlaştırabilir.
Yaz aylarında ise sıcaklıklar genellikle 25°C ile 35°C arasında değişir. Temmuz ve Ağustos, yılın en sıcak aylarıdır ve bu dönemde şiddetli sıcak hava dalgaları yaşanabilir. Sıcak hava koşulları, özellikle yaşlılar ve kronik hastalığı olanlar için sağlık sorunlarına yol açabilir. Yüksek sıcaklıklar, aynı zamanda su tüketiminin artmasına ve yerel su kaynakları üzerinde baskı oluşturmasına neden olur.
Bilecik'te rüzgarlar genellikle kuzey ve kuzeybatı yönlerinden eser. Bu rüzgarlar, özellikle ilkbahar ve sonbahar aylarında hız kazanabilir ve bazen sert rüzgarlar olarak hissedilir. Rüzgarın bu etkisi, özellikle tarım faaliyetleri üzerinde belirgin olabilir, toz ve polen taşınımını artırarak alerjik reaksiyonlara neden olabilir.
Nem oranı, yıl boyunca değişkenlik gösterir. Yaz aylarında nem oranı daha düşükken, kış aylarında ve özellikle yağışlı dönemlerde nem oranı artış gösterir. Yüksek nem, solunum problemleri olan bireyler için zorlayıcı olabilir. Yağışlar genellikle sonbahar ve kış aylarında yoğunlaşır, bu da aralıklı olarak sel ve su baskınlarına yol açabilir.
Bilecik'in iklimi, genel olarak şehirde yaşamı etkileyebilir; örneğin, kışın ısıtma ihtiyacı artarken, yazın serinlemek için daha fazla enerji harcanır. Ayrıca, mevsimlerin bu kadar belirgin değişkenlik göstermesi, giyim ve tarım gibi sektörlerde mevsime uygun planlamalar yapılmasını gerektirir. Böylece, Bilecik'te yaşayanlar, iklimin getirdiği bu değişkenliklere uyum sağlayarak yaşamlarını düzenlemek zorunda kalır.