Le climat de Sandanski est légèrement continental, avec des hivers froids et des étés très chauds.
La ville est située dans le sud-ouest de la Bulgarie, dans la vallée du fleuve Strouma, près de la frontière avec la Grèce et le nord de la Macédoine, dans une zone relativement douce en hiver et très chaude en été. En effet, en hiver la température moyenne n'est pas très basse, même si pendant les vagues de froid elle peut descendre au-dessous de -10 °C. En été, elle peut atteindre 38/40 °C avec une certaine fréquence. En février 1985, la température est tombée à -17,8 °C, tandis qu'en juillet 2007, elle a atteint 44,6 °C.
La température moyenne du mois le plus froid (janvier) est de 3,4 °C, celle du mois le plus chaud (juillet) est de 25,7 °C. Voici les températures moyennes.

Les précipitations totalisent 485 mm par an : elles sont donc assez faibles. Dans les mois les moins pluvieux (janvier, mars, août, septembre) il tombe 30 mm de pluie, dans le plus pluvieux (décembre) il tombe 60 mm. Voici les précipitations moyennes.

Il y a en moyenne environ 2 715 heures de soleil par année. Contrairement au reste de la Bulgarie, même en hiver, il y a un bon nombre de jours ensoleillés. Voici la moyenne des heures d'ensoleillement par jour.

Quand partir

Les meilleurs moments pour visiter Sandanski sont le printemps et l'automne, soit les mois de mai et septembre. En juin, le temps est souvent agréable, mais parfois il peut faire très chaud, surtout dans la seconde moitié du mois.