La ville bénéficie d’un climat continental modéré. La température moyenne annuelle est de 10,5 °C. Les hivers y sont plutôt doux, avec de la neige mais sans gelées. Les étés y sont modérément chauds, en raison de la proximité du mont Goč et de la Zapdna Morava.
Le climat de Vrnjačka Banja est mesuré à la station météorologique de Kraljevo, qui se trouve à 25 km et qui est située à 215 m d’altitude. Cette station enregistre des données depuis 1890.
La température maximale jamais enregistrée à la station a été de 44,3 °C le et la température la plus basse a été de −27,1 °C le . Le record de précipitations enregistré en une journée a été de 124,1 mm le . La couverture neigeuse la plus importante a été de 90 cm le .
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