Le climat de Pleven est continental, avec des hivers froids et des étés chauds.
La ville est située dans le nord de la Bulgarie, dans la plaine du Danube, une zone exposée aux vagues de froid en hiver ainsi qu'aux canicules en été.
L'hiver est froid et gris, avec des chutes de neige et des gelées, bien qu'il y ait aussi des périodes assez douces. Parfois, du brouillard peut se former.
Lors des vagues de froid, qui se produisent chaque année ou presque, la température descend à -15 °C ou au-dessous. Le record de froid est de -27 °C, enregistré en janvier 1963. Après 2000, la température est tombée à -22 °C en janvier 2010.
L'été est chaud et ensoleillé, bien que des orages puissent parfois éclater pendant l'après midi.
La ville est particulièrement exposée aux canicules. Dans les périodes les plus chaudes, la température peut atteindre 38/40 °C. Le record de chaleur est de 42,5 °C, enregistré en juillet 2007. En juillet 2007 et juillet 2012, la maximale moyenne a été de 35 °C.
La température moyenne du mois le plus froid (janvier) est de -0,4 °C, celle du mois le plus chaud (août) est de 24,3 °C. Voici les températures moyennes.

Les précipitations totalisent 580 mm par an : elles sont donc à un niveau intermédiaire. Dans les mois les moins pluvieux (février, mars) il tombe 35 mm de pluie (ou neige), dans le plus pluvieux (juin) il tombe 80 mm. Voici les précipitations moyennes.

Quand partir

Les meilleurs moments pour visiter Pleven sont le printemps et l'automne, soit de mi-mai à mi-juin, quand il faut être prêts à quelques orages de l'après-midi, et de mi-septembre à mi-octobre, une période un peu plus fraîche mais aussi plus sèche. En été, la chaleur est parfois supportable, tandis que d'autres fois, surtout en juillet et août, elle peut être intense.