Miami ligger i Sør-Florida og har et varmt, tropisk klima med solskinn og varme temperaturer året rundt. Byen har to distinkte årstider: en tørrere og mer behagelig vinterperiode og en varm og fuktig sommersesong med flere regnbyger.
Temperaturen ligger vanligvis på rundt 24-32 °C hele året. Fra november til april er været mest behagelig med lavere luftfuktighet, mer sol og mindre regn. Fra mai til oktober blir det varmere og fuktigere, og det kan forekomme tropisk regn og tordenvær.
Den beste tiden å reise til Miami er vanligvis fra desember til april, når været er mest tørt og behagelig. Denne perioden er ideell for strender, shopping, restauranter, art deco-området South Beach og utflukter til Everglades eller Florida Keys.
Miami får mest regn i sommermånedene, spesielt fra juni til oktober. Regnet kommer ofte som kraftige, men kortvarige byger - vanligvis sent på dagen. Orkansesongen i Florida varer offisielt fra 1. juni til 30. november.
Miami er en klassisk stranddestinasjon med brede sandstrender og varmt vann store deler av året. South Beach og Miami Beach er de mest kjente områdene, og badeforholdene er som regel best fra vår til høst når vannet er varmest.