Το κλίμα της Βίλνιους είναι υγρό ηπειρωτικό. Ο χειμώνας είναι παγωμένος και είναι συνηθισμένο η θερμοκρασία να αγγίζει τους - 25 βαθμούς Κελσίου τον Ιανουάριο και το Φεβρουάριο, με τις λίμνες που περιβάλλουν την πόλη να είναι σχεδόν πάντα παγωμένες όλη τη διάρκεια του χειμώνα και τους κατοίκους να απολαμβάνουν το σπορ του ψαρέματος στον πάγο. Τα καλοκαίρια το τοπίο αλλάζει εντελώς, με το θερμόμετρο να σκαρφαλώνει πολλές φορές στους 30 βαθμούς. Οι βροχοπτώσεις είναι κατανεμημένες σε όλη τη διάρκεια του χρόνου, με μέσο όρο τα 800 χιλιοστά.
Το όνομα της πρωτεύουσας της Λιθουανίας προέρχεται από τον ποταμό Vilnia που διέρχεται μέσα από την πόλη και έγινε πρωτεύουσα για πρώτη φορά το 1323 ενώ σχεδόν 250 χρόνια μετά, το 1579 απέκτησε και πανεπιστήμιο με αποτέλεσμα πολύ γρήγορα το Βίλνιους να μετατραπεί σε σημαντικό επιστημονικό και πολιτιστικό ευρωπαϊκό κέντρο, με ταυτόχρονα έντονη πολιτική και οικονομική ζωή. Η πόλη βρίσκεται στην ανατολική πλευρά της χώρας και απέχει από τη Βαλτική Θάλασσα 312 χλμ. και κατά μια μέτρηση πολλή κοντά στο Βίλνιους είναι το κέντρο της Ευρώπης. Το Βίλνιους είναι μια καταπράσινη πόλη με το 68.8% της πόλης να αποτελείται από πράσινους χώρους ενώ ο καιρός είναι κρύος με μέση ετήσια θερμοκρασία στους 6.1 °C, με τον Ιανουάριο να είναι −4.9 °C και των Ιούλιο στους 17.0 °C.