Tirana se situe à 110 mètres d'altitude, entre le massif du Dajti et la plaine adriatique. Cette position lui vaut des étés très chauds, des hivers doux et des pluies abondantes.
La ville relève du climat méditerranéen, avec une nuance continentale liée à la proximité des montagnes. Les classifications hésitent entre le type méditerranéen et le type subtropical humide, car les mois d'été conservent un peu de pluie. La température moyenne annuelle avoisine 16 degrés.
Janvier est le mois le plus frais, avec une moyenne autour de 7 degrés, des minimales proches de 2 degrés et des maximales de 12 degrés. Août est le plus chaud, avec une moyenne de 25 degrés, des minimales de 18 degrés et des maximales de 33 degrés. Le printemps et l'automne oscillent entre 11 et 21 degrés.
De juin à septembre, le thermomètre dépasse régulièrement 33 degrés en journée. Le sirocco venu d'Afrique provoque des pointes plus fortes, et un record de 43 degrés a été relevé en juillet 2023. La cuvette urbaine et le béton entretiennent la chaleur jusque tard dans la soirée. Les nuits restent lourdes en juillet et en août.
Tirana figure parmi les capitales les plus arrosées d'Europe, avec 1 250 à 1 350 millimètres par an selon les séries. La pluie se concentre de novembre à mars, novembre approchant à lui seul 200 millimètres. Juillet et août tombent à une trentaine de millimètres. La ville compte une centaine de jours de pluie par an, souvent sous forme d'averses intenses.
La ville reçoit près de 2 500 heures de soleil par an. Juillet atteint plus de 11 heures de soleil par jour, décembre 3 heures seulement.
La neige tient rarement en ville. Elle couvre en revanche le mont Dajti plusieurs semaines par hiver. Des descentes d'air froid font parfois chuter les températures sous zéro, le record officiel s'établissant à moins 10 degrés.
Mai, juin, septembre et octobre offrent les conditions les plus agréables. Les températures y restent douces et les averses moins fréquentes qu'en plein hiver.