Le climat d'Odense est de type baltique, c’est-à-dire relativement continental, avec des hivers froids et des étés doux ou agréablement chauds.
La ville est située sur l'île de Fionie, à l'est du Jutland du sud.
Compte tenu de la latitude (55°24'N), les nuits blanches, lorsque le soleil se couche, mais il ne fait pas complètement noir même à minuit, se produisent du 6 juin au 6 juillet.
Bien que l'hiver ne soit pas très froid pour la latitude, il est souvent humide, venteux et pluvieux. La neige est assez fréquente, bien que généralement peu abondante. Même au printemps, jusqu'en avril ou dans la première quinzaine de mai, le temps est souvent froid et instable.
De temps en temps en hiver, il y a des vagues de gel polaire, dans lesquelles la température peut descendre au-dessous de -15 °C. Pendant les hivers les plus froids, la température est tombée à -23 °C en février 2012, à -21 °C en janvier 1982 et en janvier 1985, et à -20 °C en février 1978 et en décembre 2010.
En été, de courtes périodes chaudes sont possibles. La température a atteint 32 °C en juillet 2018.
La température moyenne du mois le plus froid (février) est de 1,3 °C, celle du mois le plus chaud (juillet) est de 17,9 °C. Voici les températures moyennes.

Les précipitations totalisent 560 mm par an : elles sont donc à un niveau intermédiaire. Dans les mois les moins pluvieux (février, avril) il tombe 30 mm de pluie, dans le plus pluvieux (octobre) il tombe 60 mm. Voici les précipitations moyennes.

La température de la mer varie entre 2 °C et 18 °C. Elle ne devient donc jamais chaude pour se baigner (sinon pour les Européens du Nord). Voici les températures moyennes de la mer.

Quand partir

Le meilleur moment pour visiter Odense est l'été, de juin à août, étant la saison la plus douce. Cependant, il faut prendre en compte quelques jours de pluie et un peu de froid la nuit.