Madrid z okolico ima sredozemsko podnebje s celinskimi značilnostmi, mrzlimi zimami zaradi svoje nadmorske višine 667 m, lahko z malo snega in nizkimi temperaturami pogosto pod lediščem. Poletja so vroča, s povprečnimi temperaturami v razponu 32-33°C. Poletne temperature v času vročinskih valov občasno sežejo preko 35°C. Najvišja zabeležena temperatura je bila 10. avgusta 2012 in sicer 40,6°C, najnižja pa 16. januarja 1945 , ki je merila -10,1°C. Padavine so pogostejše spomladi in jeseni. Poleti pa v obliki ploh in/ali neviht.

Madrid je dobro preskrbljen z vodo in sicer 73,5 odstotkov svoje vode dobi iz jezov in zbiralnikov, zgrajenih na reku Lozoya.

Mesto je razdeljeno na 21 okrajev, ti pa na 128 manjših enot barrios.

Madrid je evropsko mesto z največjim številom dreves in zelenih površin na prebivalca in ima drugo največje število drevoredov na svetu z 248000 enotami, presega ga le Tokio. Madrid trenutno obsega 8,2% zelenih površin.