自1961年以来，西安气温显著上升。2024年，西安气温创下历史新高，成为1961年以来最暖的一年。气象部门观测统计显示，西安气温上升的同时，平均年降水量也呈缓慢增多趋势。21世纪以来，降水量显著增加，每10年增加17.0毫米，春季降水量增加尤为明显，每10年增加31.9毫米。
1961年至2024年，西安年平均气温显著上升，升温速率为0.28℃/10年，略高于陕西省平均水平0.25℃/10年。本世纪以来，升温速率加快至0.35℃/10年。2011年至2024年是六个十年中最暖的时期，平均气温为14.5℃，气温距平为0.3℃。
全市各区县年平均气温均显著上升，其中西安市区升温速率最大，为0.47℃/10年，高陵次之，为0.42℃/10年，蓝田升温速率最小，为0.16℃/10年。各区县中，2011年至2024年是最暖的十年，气温距平最大为0.7℃（高陵、临潼）。
尽管全市整体平均气温显著上升，但各区县变化速率存在差异，偏北区县升温速率较大。西安市区升温速率最大，为0.47℃/10年，其次是高陵0.42℃/10年，周至、鄠邑、临潼升温速率在0.30℃/10年左右，蓝田、长安升温速率较小，在0.2℃/10年以下。
四季气温变化趋势方面，除长安夏季平均气温呈下降趋势（0.01℃/10年），其他各区县各季节平均气温均显著上升，但变化速率有所不同。全市平均春季升温趋势最大，为0.50℃/10年，夏季升温趋势最小，仅为0.12℃/10年。西安市区春季升温最快，为0.70℃/10年；除高陵冬季升温趋势最小0.32℃/10年外，其他区县夏季升温趋势最小，多数在0.3℃/10年以下。
气温上升的同时，西安平均年降水量也呈缓慢增多趋势，年代际变化特征明显。21世纪以来，降水量显著增加，每10年增加17.0毫米，春季降水量增加最为显著，每10年增加31.9毫米。极端气候事件的发生频率和强度也在增加，平均年高温日数呈增加趋势，20世纪90年代中期以后尤为显著；暴雨频率增加，强度增强，近20年增幅尤为明显。
1961年至2024年，西安平均年高温日数呈增加趋势，增加速率为1.2天/10年，20世纪90年代中期以后增加趋势尤为显著。1997年高温日数最多，为58天；1983年高温日数最少，为2.3天。
平均年暴雨日数也呈上升趋势，增速平均为0.09天/10年，并表现出较明显的年代际变化特征。1970年代和1990年代暴雨日数较少，1980年代和2000年代较多。特别是近20年，平均增幅达0.17天/10年。
