In einer dichter Bebauung Großstadt wie Köln besteht permanent die Aufgabe, bei der Bebauungsplanung auf eine ausreichende Durchlüftung und Frischluftschneisen zu achten, so dass in heißen Sommern zumindest während der Nacht eine gewisse Abkühlung möglich ist. Der Bevölkerungsdruck auf die Metropolen verbunden mit der Aussicht auf wachsende kommunale Einnahmen bergen die Gefahr, dass die diesbezüglichen Maßnahmen zur Bewältigung des Klimawandels zu kurz kommen.

Gegenüber früheren Zeiten hat sich die Regenhäufigkeit zeitlich über das Jahr verändert hin zu durchschnittlich höheren Niederschlägen im Winter (zudem, im Vergleich zu früheren Jahren, eher als Regen denn als Schnee) und durchschnittlich geringfügig niedrigeren Niederschlagsmengen im Sommer. Die Stadt Köln bzw. ihr Entwässerungsbetrieb passt einerseits die kommunale Infrastruktur an, um insbesondere Starkregenfälle bewältigen zu können.

Auf der anderen Seite stellt sie der Bevölkerung Hinweise und Karten zur Verfügung, die die Häufigkeit und Menge von Regenereignissen darstellen und ihre Auswirkungen in Abhängigkeit von der gebauten Umwelt veranschaulichen.

Konflikte mit anderen städtebaulichen Zielen werden auch in diesem Fall deutlich: Bordsteinkanten gewinnen einerseits zur Ableitung des Niederschlagswassers eine wachsende Bedeutung, Straßen waren andererseits in der Vergangenheit unter dem Gesichtspunkt auch von Barrierefreiheit ohne Bordsteine und mit mittiger Entwässerung angelegt worden.

Durch die Lage am Rhein spielt in Köln beim Umgang mit extremen Wetter-Ereignissen und den Folgen des Klimawandels vor allem der Hochwasserschutz eine große Rolle. Rechts und links des Rheins können an verschiedenen Stellen Flutschutzmauern aufgebaut werden. Unter der Deutzer Brücke befindet sich ein Lager für Teile der Hochwasserschutzanlage. Insgesamt hat Köln 9 solcher Lager, in denen sich das Material befindet, um insgesamt ca. 65 km Flutschutzmauer innerhalb weniger Stunden mit Partnerfirmen und dem THW für eine Pegelhöhe von 11,30 m herzurichten und die Altstadt sowie die Vororte vor Überflutung zu schützen. Ca. 1200 Hilfskräfte werden zum Aufbau der Mauer mit passgenauen Zwischenstücken benötigt. Der Aufbau der Mauer wird für den Katastrophenfall von Zeit zu Zeit trainiert. Der Rheinufertunnel muss im Falle eines Hochwassers geflutet werden, um ein Aufschwimmen zu verhindern.

Als Beitrag zum Klimaschutz wird die Stegerwald-Siedlung in Köln-Mülheim im Rahmen des Projektes "GrowSmarter"/"smart-City Cologne" in der Weise saniert, dass sie sich autonom mit Strom und Wärmeenergie versorgt. Dazu werden die Wände der Mehrfamilienhäuser gedämmt, Solarpaneele auf den Dächern sowie Wärmepumpen installiert.

Ein weiterer Beitrag zum Klimaschutz in Köln ist das Projekt "Celsius - Wärme aus dem Kanal zur Beheizung von drei Schulen“. In einem Pumpwerk der Stadtentwässerungsbetriebe Köln werden die festen Bestandteile der Abwässer so zerkleinert und aufbereitet, dass das Abwasser über einen Druckwasserkanal zu einem von drei Wärmetauschern an der Edith-Stein-Schule im Stadtteil Nippes gepumpt werden kann. Das ganzjährig 10°C warme Abwasser wird genutzt, um mit den Wärmetauschern den Komplex einer Grund-, Haupt- und Gewerbeschule mit 55 °C warmen Wasser für die Zentralheizung der Schulen zu versorgen. Im Bedarfsfall kann durch eine externe Heizungsanlage zugeheizt werden. Das Projekt ist eingebettet in ein europäisches Verbundprojekt, bei dem auch unterschiedliche Experimente durchgeführt werden, um eine optimale Leistung zu erzielen.