Sinop, Karadeniz Bölgesi'nde yer alması nedeniyle, tipik bir Karadeniz iklimine sahiptir. Bu iklim tipi, genel olarak yüksek nem, bol yağış ve ılıman sıcaklıklar ile karakterize edilir. İklimin bu özellikleri, yıl boyunca şehirde yaşamı ve doğal çevreyi önemli ölçüde etkiler.
Mevsimsel sıcaklık değerlerine bakıldığında, Sinop'ta kışlar ılıman ve nemli geçer. Ocak ayı, genellikle en soğuk ay olup, ortalama sıcaklıklar 5 ila 10 derece Celsius arasında değişir. Yaz ayları ise görece serin geçer; Temmuz ve Ağustos aylarında ortalama sıcaklıklar 20 ila 25 derece arasında seyreder. Bu sıcaklıklar, Türkiye'nin diğer kıyı bölgelerine göre daha düşük olup, bunun ana sebebi Karadeniz'in serinletici etkisidir.
Yağış rejimi, Sinop'un ikliminde belirleyici bir faktördür. Şehir, yılda ortalama 1000 mm'den fazla yağış alır. En çok yağış alan aylar, genellikle Ekim ve Kasım aylarıdır. Yaz aylarında yağışlar azalsa da, yine de yılın diğer zamanlarına göre nispeten yüksek sayılabilir. Kış aylarındaki yağışlar çoğunlukla yağmur şeklinde olurken, yüksek kesimlerde kar yağışları da görülebilir.
Rüzgarlar, Sinop'ta genellikle kuzey ve kuzeydoğu yönlerinden eser. Bu rüzgarlar, Karadeniz üzerinden gelen serin ve nemli hava akımlarını taşır, bu da şehrin genel olarak serin ve nemli havasına katkıda bulunur. Özellikle kış aylarında esen kuvvetli rüzgarlar, deniz ulaşımını ve balıkçılığı etkileyebilir, dalga yüksekliklerinin artmasına neden olabilir.
Bu iklim koşullarının yaşam üzerindeki etkilerine gelince; yüksek nem oranı, özellikle yaz aylarında insanlar üzerinde bunaltıcı bir etki yapabilir. Ancak serin sıcaklıklar, bu etkiyi bir ölçüde hafifletir. Kışın ılıman geçmesi, ağır kış şartlarına karşı korunma ihtiyacını azaltırken, bol yağışlı iklim tarım için avantajlıdır. Zira bu sayede tarımsal sulama ihtiyacı azalır ve su kaynakları yıl boyunca yenilenir. Ancak, yoğun yağışlar sel ve su baskınlarına yol açabilir, bu da altyapı üzerinde baskı oluşturarak yerel yönetimler için ek önlemler almayı gerektirebilir. Rüzgarın etkileri ise, özellikle deniz üzerindeki faaliyetlerde ve enerji üretiminde (rüzgar türbinleri gibi) kendini gösterir. Bu durum, Sinop'un ikliminin ekonomik faaliyetler üzerinde doğrudan bir etkisi olduğunu göstermektedir.