Khí hậu của thành phố ôn hoà, dù vị trí của thành phố ở vùng nhiệt đới, nhờ dòng khí lạnh của Dòng hải lưu Peru, Thái Bình Dương chảy theo hướng Bắc, dọc theo bờ biển từ Bắc Cực. Mưa ở Lima hiếm hoi do dòng hải lưu duyên hải lạnh và hiệu ứng mưa chặn mưa của Dãy Andes chặn dòng khí ấm chứa hơi ẩm từ phía Đông. Bờ biển thường bị phủ lớp màn sương mù nặng được gọi là garúa, đặc biệt dày đặc vào những tháng mùa đông, mát hơn từ tháng 4 đến tháng 10. Đặc trưng khí hậu của thành phố ừ tháng 11 đến tháng 3 là ban ngày ấm nắng và buổi tối mát. Thành phố nằm trong khu vực địa chấn, các trận động đất lớn đã xảy ra các năm 1687, 1746.