Le climat de Denizli peut être défini comme méditerranéen, étant donné que les hivers sont doux et pluvieux et les étés chauds et ensoleillés. Il existe cependant certaines caractéristiques continentales, et en particulier, les étés sont très chauds.
La ville est située au sud-ouest de la Turquie, au pied des montagnes, à une altitude variant entre 300 et 650 mètres (la station météo est à 425 mètres). Nous sommes dans la vallée du fleuve Meander (ou Büyük Menderes), particulièrement chaude en été car elle est fermée entre les montagnes.
A proximité se trouvent les vestiges de l'ancienne ville de Laodicée du Lycos. Plus au nord, d'autre part, on trouve les vestiges de la ville de Hiérapolis, et à proximité Pamukkale, un site naturel aux terrasses de travertin et aux eaux thermales.



Bien que l'hiver soit assez doux, il peut y avoir des périodes froides, pendant lesquelles la température peut descendre autour de zéro ou au-dessous et il peut même neiger. En février 2004 et janvier 2015, la température est tombée à -10,5 °C.
Comme mentionné, l'été est particulièrement chaud. De plus, il peut y avoir des vagues de chaleur, avec des maximales de 40 °C ou plus. En juillet 2007, la température a atteint 44 °C, et la maximale moyenne a été de 38,9 °C.

Denizli - Données climatiques

La température moyenne du mois le plus froid (janvier) est de 6,7 °C, celle du mois le plus chaud (juillet) est de 28,6 °C. Voici les températures moyennes.
Les précipitations totalisent 575 millimètres par an : elles sont donc à un niveau intermédiaire. Au mois le moins pluvieux (août) elles s'élèvent à 12 mm, dans le mois le plus pluvieux (janvier) elles s'élèvent à 85 mm. Voici la moyenne des précipitations.
On enregistre en moyenne 2625 heures de soleil par an. Voici la moyenne des heures de soleil par jour.