Pensilvanya tamamen karasal iklim bölgesindedir, ancak iklim bölgeye ve rakıma göre değişir. Devlet yere göre değişebilen dört mevsim yaşanır. Yaz, özellikle güneydoğuda, nemli ve sıcak geçer. Dağlık alanlar daha serin ve biraz daha az nemlidir. Sonbahar ılıman, kış ise soğuk ve kar yağışlıdır. Erie Gölü çevresindeki bölgedeki sıcaklıklar genellikle daha soğuktur.
Genel olarak, Pennsylvania’da yılın en sıcak ayı Temmuz, en soğuk ise Ocak’tır. Devlet, ortalama 64.7 derece Fahrenheit sıcaklık ortalaması ve yıllık ortalama 47 derece Fahrenheit sıcaklık düşük sıcaklığıyla birlikte ortalama 55.85 derece Fahrenheit sıcaklığa sahiptir. Sıcaklıklar, güneydoğu ve güneybatı bölgelerde sıcak aylarda 90 derecenin üzerinde Fahrenhayt'a ulaşabilir. Ocak ayında, sıcaklık Fahrenheit 23 dereceye kadar düşebilir. Yılda ortalama 41,45 inç yağış ve yılda 23 inç kar yağışı görülür. Kar kemerinde bulunan Eire Gölü yakınlarındaki kar yağışı, yılda 54 inçten fazla olabilir ve şiddetli kar yağışı bazen nisan ayına kadar devam eder. Pennsylvania, 1889, 1972 ve 1977'deki su baskınları gibi birçok yıkıcı su baskınına maruz kaldı. Kasırgalar bölgeye de varabilir.
