山东省气候属暖温带季风气候。降水集中，雨热同季，春秋短暂，冬夏较长。年平均气温11—14°C，由东北沿海向西南内陆递增。鲁东(胶东半岛)和黄河三角洲多在12°C以下，鲁西南和鲁北多在13°C以上。冬季一般以1月份最低，平均气温在—l～—4°C之间，极端最低气温—11～—20°C。夏季一般以7月份气温最高，平均24～27°C。全省无霜期一般为l 80～220日，也是由东北沿海向西南递增，鲁北和胶东一般为180天，鲁西南地区可达220天。全省年均降水量一般在550～950毫米之间，由东南向西北递减，以鲁东南和鲁南降水量最大，一般在800～900毫米以上；而鲁西北和黄河三角洲降水量最少，一般在600毫米以下，其他地区一般为600～800毫米。
冬季（12～2月）
冬季，我国上空基本上受西风气流控制。沿青藏高原南侧经我国东部沿海到日本是一支稳定的南支西风急流，在我国新疆北部、内蒙古、华北上空是北支西风急流，这支急流与极锋相联系。冬季影响山东的天气系统主要是冷锋，它是极地大陆气团和变性极地大陆气团之间的界面。较强冷锋过境后，常常出现偏北大风并引起强烈的降温，当南方暖湿气流较强时也会出现雨雪天气，有时还会出现雨淞。当青藏高原上有较深的低槽移出，西南气流较强时，南方气旋也会北上影响山东，造成大风和雨雪天气。冬季，强大干冷的蒙古高压控制我国，它主宰着冷空气的活动。山东位于蒙古冷高压的东南部，盛行偏北风，气候寒冷而干燥。此时由纬度影响造成的温度南北差异大于海洋影响造成的东西差异，等温线大致呈纬向分布，季平均温度0.7℃～ -2.8℃。1月是蒙古高压最强盛时期，其中心强度平均在1040hPa以上，该月也是全年最冷的月份。冬季也是全年降水最少的季节,季降水量由东南向西北减少,鲁西北地区最少，在25mm以下；鲁东南及山东半岛东北部最多，在40mm以上。
春季（3～5月）
春季是大气环流型由冬到夏的转换季节，低层环流形势表现为冬、夏季的主要大气活动中心并存。由于我国是大陆性季风环流，大陆的热力因素起主导作用，所以大气环流的季节转换从下层开始。春季500hPa以上的环流基本上仍是冬季形势，南支西风位置变化不大，北支西风稍有北退；但低层850hPa以下则开始出现夏季环流形势。入春以后，随着太阳辐射日益增强，地面和空气的温度不断增高，蒙古高压强度减弱，并向西收缩；蒙古气旋频繁出现，发展强烈，形成南高北低的气压场，所以春季是山东偏南大风出现最多的季节。同时，南方气旋活跃，活动路径比冬季偏北，气旋出海后常常发展，造成山东大风天气。春季虽然冷空气势力减弱，但仍频繁出现，若有较强的冷空气南下，会造成较强的降温并出现晚霜冻，也会造成冰雹等强对流天气。此时西太平洋副热带高压（以下简称“副高”）、大陆热低压势力逐渐增强，西南暖湿气流较冬季活跃，降水比冬季明显增多，各地季降水量多在70～140毫米之间，自南向北递减。鲁东南为120～140毫米，鲁西北多在80毫米以下。由于春季回暖快，风力大，蒸发强，所以常出现春旱。春季内陆地区温度回升较快，但沿海各地受海洋影响，增温比内陆缓慢，故等温线由冬季的纬向分布转变成经向分布，由东向西递增，季平均温度在8.0℃～15.2℃之间。
夏季（6～8月）夏季主要受西太平洋副高和大陆热低压控制，经常受热带海洋气团影响,在单一热带海洋气团控制之下，常是天气晴朗、高温而潮湿。此时来自高纬度的冷空气仍经常南下，在变性极地气团与热带海洋气团之间形成冷锋。虽然影响山东的冷锋次数及强度远不如春季，但由于南方暖湿气流强盛，经冷空气抬升常造成大量降水，有时达到暴雨强度，甚至出现冰雹等强对流天气。6、7月份南方气旋经常影响山东，造成大范围的降水，出现暴雨。盛夏副高南侧的台风活动频繁，带来大风和降水天气。
冬季过后，随着大陆特别是青藏高原的增温，高原南侧温度梯度减弱。到5月底或6月初，高原南侧南支急流消失，青藏高压建立，西南季风爆发，我国大陆上主要雨带随之北移。6月中旬到7月上旬，西太平洋副高第一次北跳后，脊线位于20～25°N之间，江淮流域梅雨开始，在梅雨后期（6月末到7月初），山东进入雨季。7月中旬副高第二次北跳，脊线到达30°N附近，华北雨季开始。8月下旬副高开始南撤，雨带也开始南退，8月底或9月初，山东雨季结束。夏季受大陆热低压和西太平洋副高的影响，天气炎热，湿润多雨。季平均气温20.9℃～26.7℃，等温线呈经向分布，由西南向东北降低。夏季是全年降水最集中的季节，季降水量自东南向西北递减。
秋季(9～11月)
秋季是大气环流型自夏到冬的转换季节。9月蒙古高压建立后，山东基本上处在极地大陆气团的影响下。10月，蒙古高压再度加强，地面上已是稳定的冬季环流形势。9月上旬500hPa副高脊线已南撤到25°N以南，雨带也随之南撤，山东降水显著减少。秋季对流层上部的青藏高压消失，西风带南移，高原南侧的南支西风急流重新建立。10月份，高空也基本上为冬季的环流形势。秋季，随着蒙古高压的建立和加强，山东又转受极地大陆气团控制，气温明显下降，降水骤减，多秋高气爽天气。季平均气温多在12.8℃～15.0℃之间，等温线趋于纬向分布，降水量从东南向西北递减。