Le climat de Sremska Mitrovica est continental, avec des hivers froids et des étés chauds.
La ville est située au nord-ouest de Belgrade, sur les rives de la rivière Sava, et est exposée, comme le reste du pays, à la fois aux vagues de froid hivernaux et aux vagues de chaleur estivales.
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 -29,5 °C, enregistré en janvier 1987. De 2001 à 2020, l'extrême minimale a été de -26,5 °C, enregistrée en février 2012.
L'été est chaud et ensoleillé, bien que des orages puissent parfois éclater pendant l'après midi.
Dans les périodes les plus chaudes, la température peut atteindre ou dépasser 35 °C. Le record est de 40,5 °C, enregistré en juillet 2007. Cependant, la température a également atteint 40 °C en juillet 2000 et 39,5 °C en août 2012.
La température moyenne du mois le plus froid (janvier) est de 0,3 °C, celle du mois le plus chaud (juillet) est de 21,7 °C. Voici les températures moyennes.

Les précipitations totalisent 615 mm par an : elles sont donc à un niveau intermédiaire. Dans le mois le moins pluvieux (février) il tombe 30 mm de pluie (ou neige), dans le plus pluvieux (juin) il tombe 85 mm. Voici les précipitations moyennes.

Il y a en moyenne environ 2 080 heures de soleil par année. Le soleil n'est pas souvent vu en hiver, alors qu'en été il brille pendant un bon nombre d'heures. Voici la moyenne des heures d'ensoleillement par jour.

Quand partir

Les meilleurs moments pour visiter Sremska Mitrovica sont le printemps et l'automne, pour éviter le froid de l'hiver et la chaleur de l'été, et en particulier les mois de mai, juin et septembre : les températures diurnes sont agréables, mais il est préférable d'apporter un pull ou une veste pour le soir. En juillet et en août, la température est souvent chaude sans excès, mais il y a le risque de trouver quelques jours très chauds, ce qui peut arriver, bien que plus rarement, même dans la seconde moitié de juin et dans la première moitié de septembre.