Το κλίμα της Σερβίας επηρεάζεται από την ξηρά της Ευρασίας και τον Ατλαντικό Ωκεανό και τη Μεσόγειο Θάλασσα. Με μέσες θερμοκρασίες τον Ιανουάριο περίπου 0 °C και τον Ιούλιο 22 °C μπορεί να ταξινομηθεί ως θερμό-υγρό ηπειρωτικό ή υγρό υποτροπικό κλίμα. Στον βορρά το κλίμα είναι περισσότερο ηπειρωτικό, με κρύους χειμώνες και ζεστά, υγρά καλοκαίρια μαζί με καλά κατανεμημένες βροχοπτώσεις. Στον νότο τα καλοκαίρια και τα φθινόπωρα είναι ξηρότερα και οι χειμώνες είναι σχετικά κρύοι, με έντονες χιονοπτώσεις στα βουνά της ενδοχώρας.
Οι υψομετρικές διαφορές, η γειτνίαση με την Αδριατική Θάλασσα και μεγάλες λεκάνες ποταμών, καθώς και η έκθεση στους ανέμους εξηγούν τις διακυμάνσεις του κλίματος. Η Νότια Σερβία υπόκειται σε μεσογειακές επιρροές. Ωστόσο οι Δειναρικές Άλπεις και άλλες οροσειρές συμβάλλουν στην ψύξη των περισσότερων θερμών αέριων μαζών. Οι χειμώνες είναι αρκετά δριμείς στο οροπέδιο Πέστερ, λόγω των βουνών που το περιβάλλουν. Ένα από τα κλιματολογικά χαρακτηριστικά της Σερβίας είναι ο Κόσαβα, ένας κρύος και πολύ ριπαίος άνεμος νοτιοανατολικός άνεμος που ξεκινάει από τα Καρπάθια Όρη και ακολουθεί τον Δούναβη βορειοδυτικά μέσω των Σιδηρών Πυλών, όπου λειτουργεί ως αεροχείμαρρος και συνεχίζει στο Βελιγράδι και μπορεί να εξαπλωθεί νότια μέχρι τη Νις.
Οι Σιδηρές πύλες
Η μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα για την περίοδο 1961-1990 για τις περιοχές με υψόμετρο μέχρι 300 μέτρα είναι 10,9 °C. Οι περιοχές με υψόμετρο 300-500 μ. έχουν μέση ετήσια θερμοκρασία γύρω στους 10,0 °C και πάνω από 1.000 μ. υψόμετρο περίπου 6,0 °C. Η χαμηλότερη θερμοκρασία που έχει καταγραφεί στη Σερβία ήταν -39,5 °C στις 13 Ιανουαρίου 1985, στο Καραγιούκιτσα Μπούναρι στο Πέστερ και η υψηλότερη στις 24 Ιουλίου 2007 στη Σμεντέρεφσκα Παλάνκα.
Η Σερβία είναι μία από τις λίγες ευρωπαϊκές χώρες με πολύ υψηλή έκθεση σε κίνδυνο των φυσικών καταστροφών (σεισμοί, καταιγίδες, πλημμύρες, ξηρασίες). Εκτιμάται ότι δυνητικά πλημμύρες, ιδιαίτερα σε περιοχές της Κεντρικής Σερβίας, απειλούν πάνω από 500 μεγάλους οικισμούς και μια έκταση 16.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων. Πιο καταστροφικές ήταν οι πλημμύρες του Μαίου του 2014, όταν 57 άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους και προκλήθηκαν ζημιές πάνω από ένα 1,5 δισ. €.
Υδρολογία
Σχεδόν όλα τα ποτάμια της Σερβίας καταλήγουν στη Μαύρη Θάλασσα, μέσω του ποταμού Δούναβη. Ο Δούναβης, ο δεύτερος μεγαλύτερος ποταμός της Ευρώπης, περνά μέσα από τη Σερβία με 588 χιλιόμετρα (21% του συνολικού μήκους του) και αποτελεί τη μεγαλύτερη πηγή γλυκού νερού. Με αυτόν ενώνονται οι μεγαλύτεροι παραπόταμοί του, ο Μεγάλος Μοράβας (ο μεγαλύτερος ποταμός εξ ολοκλήρου στη Σερβία με 493 χιλιόμετρα μήκος), ο Σάβος και ο Τίσα. Αξιοσημείωτη εξαίρεση είναι ο Πτσίνια, που καταλήγει (μέσω του Αξιού) στο Αιγαίο. Λόγω της διαμόρφωσης του εδάφους οι φυσικές λίμνες είναι λίγες και μικρές. Οι περισσότερες βρίσκονται στην πεδιάδα της Βοϊβοντίνας, όπως η αιολική λίμνη Πάλιτς ή πολλές λίμνες κατά μήκος της ροής ποταμών (όπως του Ζασάβιτσα και της Κάρσκα ΜπάραC). Ωστόσο υπάρχουν πολλές τεχνητές λίμνες, κυρίως από υδροηλεκτρικά φράγματα, με μεγαλύτερη τη Τζέρνταπ (Σιδηρές Πύλες) στον Δούναβη με 163 τ.χλμ. στην πλευρά της Σερβίας (η συνολική έκταση 253 τ.χλμ. μοιράζεται με τη Ρουμανία), που είναι και η βαθύτερη (με μέγιστο βάθος 92 μ.), και τις Πέρουτσατς στον Δρίνο και Βλάσινα. Ο μεγαλύτερος καταρράκτης, Γελόβαρνικ, που βρίσκεται στο Κοπαονίκ, έχει ύψος 71 μ. Αφθονία σχετικά αμόλυντων επιφανειακών υδάτων και πολλές υπόγειες πηγές φυσικού και μεταλλικού νερού υψηλής ποιότητας αποτελούν ευκαιρία για εξαγωγές και οικονομική ανάπτυξη. Ωστόσο η πιο εκτεταμένη εκμετάλλευση και παραγωγή εμφιαλωμένου νερού άρχισαν μόλις πρόσφατα.