آب و هوای متفاوت شهر باتومی از آن یک اقامتگاه ساحلی شلوغ در فصل گرم ساخته است در حالی که ممکن است در زمستان به طور کامل با برف پوشیده شود . این شهر در حاشیه جنوبی اقلیم اقیانوسی واقع شده اما در دسته اقلیم نیمه گرمسیری مرطوب طبقه بندی شده است . آب و هوای شهر به شدت تحت تاثیر جریانات دریایی از سمت دریای سیاه است و وجود تپه ها و کوه ها در نزدیکی شهر سبب شده تا بارش های قابل توجهی در طول سال رخ دهد . با توجه به آمار بارش ها باتومی مرطوب ترین شهر گرجستان و کل منطقه قفقاز می باشد .
متوسط دمای سالانه در باتومی حدود 14 درجه سانتیگراد است و ماه آگوست با دمای متوسط 22 درجه و ماه ژانویه با دمای میانگین 7 درجه به ترتیب گرم ترین و سردترین ماه های سال می باشند . متوسط بارش سالانه در این شهر 2392 میلی متر است و ماه های دسامبر و می به ترتیب با بارش 303 و 80 میلی متر مرطوب ترین و خشک ترین ماه های سال در باتومی می باشند . باتومی هیچ موقع بارش برف بیشتر از 30 سانتی متر را تجربه نکرده و فقط 12 روز از 365 روز سال در این شهر برف می بارد .
حداقل و حداکثر دمای ثبت شده برای باتومی به ترتیب 6- و 40 درجه سانتی گراد است و 239 روز در کل سال این شهر دمایی بالای 10 درجه دارد . این شهر سالانه 1958 ساعت آفتاب دریافت می کند .