Санта-Барбара находится в зоне сейсмической неустойчивости, поэтому периодически случаются землетрясения. 29 июня 1925 года практически все здания города были разрушены сильным землетрясением.

Климат в городе субтропический средиземноморский, поэтому побережье округа Санта-Барбара часто называют Американская Ривьера по аналогии с Лазурным Берегом. Снег бывает очень редко, не каждый год, и быстро тает. Горы защищают город от континентальных ветров, поэтому господствуют тихоокеанские воздушные массы, исключающие холода зимой и сильную жару летом.

Мягкий климат привлекает в Санта-Барбару состоятельных людей из Лос-Анджелеса. В окрестностях города находится огромное поместье Майкла Джексона — Неверлэнд. Громкие имена голливудских обитателей влекут сюда и туристов. Ещё более популярным он стал после выхода знаменитого телесериала. Несмотря на благоприятные климатические условия, расширению города мешает нехватка питьевой воды.