Pensilvania está totalmente dentro de la zona climática continental, pero el clima varía según el área y la altitud. El estado experimenta cuatro estaciones, que pueden variar según la ubicación. El verano es caluroso, húmedo y largo, particularmente en el sureste. Las zonas montañosas son más frías y algo menos húmedas. El otoño es moderado, mientras que el invierno es frío y con nieve. Las temperaturas en el área alrededor del lago Erie son generalmente más bajas.
En general, el mes más caluroso del año en Pensilvania es julio y el más frío es enero. El estado tiene una temperatura promedio de 55.85 grados Fahrenheit, con una temperatura promedio anual alta de 64.7 grados Fahrenheit y una temperatura promedio anual baja de 47 grados Fahrenheit. Las temperaturas pueden alcanzar más de 90 grados Fahrenheit en las áreas sureste y suroeste en los meses más calurosos. En enero, la temperatura puede bajar a 23 grados Fahrenheit. El estado recibe un promedio de 41.45 pulgadas de lluvia por año y un promedio de 23 pulgadas de nieve por año. Las nevadas cerca del lago Eire, que se encuentran en el cinturón de nieve, pueden superar las 54 pulgadas por año, y las nevadas pesadas a veces continúan en abril. Pensilvania ha experimentado varias inundaciones destructivas, como las inundaciones en 1889, 1972 y 1977, que causaron mucha muerte y destrucción. Los tornados también pueden golpear el área.