Iarna la Cluj este în general răcoroasă, cu temperaturi ce pot coborî sub -20 de grade în cele mai reci zile.
Cele mai reci zone ale orașului sunt vestul și estul (cartierul Grigorescu, respectiv Mărăști și Someșeni), datorită poziționării în valea Someșului Mic, unde inversiunile termice sunt cele mai pronunțate.
Cartierele mai înalte, Bună Ziua, Zorilor sau Gruia au parte de temperaturi ceva mai blânde pe parcursul iernii, mai ales când se instalează un regim anticiclonic. Uneori, diferențele de temperatură între zona joasă și cea înaltă a orașului pot fi de până la 10 grade Celsius. Temperatura minima absolută înregistrată a fost de -34,2 grade pe data de 23 ianuarie 1963, temperaturi foarte scăzute mai înregistrându-se și pe 11 februarie 1929 (-32 de grade) sau 13 ianuarie 1985 (-26 de grade). Trebuie precizat faptul că în ultimii 30 de ani temperatura nu a mai coborât sub -23 de grade la stația meteo, însă minime neoficiale de până la -27 de grade au fost înregistrate la începutul lunii februarie 2012 în partea estică a orașului.
Precipitațiile iarna sunt în general deficitare spre deosebire de celelalte anotimpuri, media pe luna decembrie fiind de 33,3 mm, pe ianuarie 26,3 mm, în timp ce februarie este cea mai secetoasă luna (nu doar din iarnă, ci din întreg anul), cu doar 23,3 mm.
Forma precipitațiilor este în general solidă, însă pe fondul tendinței de încălzire din ultimii ani, ponderea precipitațiilor sub formă de ploaie din totalul precipitațiilor este tot mai mare. Stratul de zăpadă de obicei nu ajunge la grosimi foarte mari, datorită efectului de umbrire al Munților Apuseni, care blochează o mare parte din precipitațiile venite dinspre vestul Europei. Cele mai mari grosimi ale zăpezii se ating în cazul ciclonilor retrograzi, când circulația aerului se reorientează dinspre est. O astfel de situație s-a semnalat pe data de 12 februarie 1984, când s-a stabilit recordul de strat al orașului în perioada modernă: 56 de centimetri.