La città di Cagliari è localizzata nella Sardegna meridionale in mezzo al Golfo degli Angeli, e si sviluppa intorno alla Sella del Diavolo, e ha ad est i monti dei Sette Fratelli, ad ovest i monti di Capoterra e a nord la pianura del Campidano. Assieme a Roma, Lisbona e Istanbul ha la peculiarità di essere costruita su 7 colli. Il clima della città è tipicamente mediterraneo, con inverni miti e piuttosto piovosi ed estati calde e siccitose.
Cagliari ha una temperatura media annua di 16,2°C. I mesi più freddi sono gennaio e febbraio con una media di, rispettivamente 9,8°C e 9,9°C. In questi due mesi la media delle temperature minime è di 6,1°C mentre per quanto riguarda i valori massimi di 13,5°C a gennaio e 13,8°C a febbraio. Curiosamente nel mese di gennaio si registrano 1,8 giorni di gelo. Il mese più caldo è agosto con una media di 24,2°C. In questo mese la media delle temperature minime è di 19,3°C mentre quella delle temperature massime arriva a 29,2°C. La temperatura minima assoluta è stata registrata nel gennaio del 1981 con -4,8°C mentre la massima nel luglio del 1983 con 43,6°C.
La media annuale di piovosità a Cagliari è di 419 mm. Il mese più piovoso è novembre con una media di 56 mm mentre il più secco è luglio con soli 3 mm. All’anno si contano circa 60 giorni di pioggia, tra i più bassi valori dell’isola. Tra i mesi più piovosi si segnala il marzo del 1985 con ben 183 mm ( il 7 marzo 73,8 mm). Tra i giorni più piovosi segnaliamo il 22 ottobre 2008 con 94,6 mm.
Cagliari è particolarmente esposta ai venti di maestrale, tramontana, ostro e scirocco (inseriti in ordine di frequenza) mentre è coperta per quanto riguarda il grecale, il ponente ed il libeccio.