北极圈内（北纬66°33′以北）终年寒冷，极昼和极夜最长可达半年的气候。

北极气候的特点是冬季寒冷漫长，夏季短暂凉爽。北极地区的气候变化多样，但冬夏二季都会经历极端的日照变化。部分地区终年被冰雪覆盖（海冰、冰川或积雪），此外绝大部分地区每年中的大部分时间地表都有冰雪。北极各地区一月份的平均气温在-40℃至0℃之间，冬季大部分地区的最低气温可低至-50℃以下。七月份的平均气温在-10℃至10℃之间，某些地区夏季最高温度可达30℃以上。

北极地区中部是北冰洋，四周环绕着欧、亚、美洲大陆。因此，北极地区的气候因海洋水体而变得较为温和。北极地区的海水温度基本维持在-2℃以上。正因为有这样相对温暖的海水，在冬季，尽管水面上漂浮着巨大的冰盖，北极仍旧不是北半球最寒冷的地区，而且明显比南极更“温暖”。而在夏季，冰凉的海水也使北冰洋沿岸地区的气温较低。

北极的冬季，主要受强大而持久的地面逆温控制，地表温度在-30℃以下，距地表500米高度上，气温升到-25℃左右，到1500米高度上，温度约为-20℃，在5001500米之间，通常有一深厚的等温层。

夏季地面及冰面上的积雪开始融化，地面变湿，水分蒸发，扰动混合，建立了地面混合层。夏季有40%的时间中层仍然存在着平流逆温，但强度较弱，且北极盆地上空地面逆温的频数是15%~20%。

北极区冬季云量较少，夏季和秋季云量较多，夏季午后散布在内陆的积云常发展成雷雨，一般在极地东风带内由东北移向西南。雷雨对飞行的危害很大，闪电击中飞机，常导致飞机通信设备、电子设备受到干扰，严重影响飞机的通讯和导航；雷雨降水常常是暴雨，雷雨云是低云，暴雨和低云严重影响能见度，影响飞行员目视判断。

在北极地区对飞行影响较大的天气现象主要是妨碍飞行员视线的现象：雾、吹雪、积冰、结霜以及缺乏对比的白朦天。

在过去几十年间，北极地区平均温度升高是世界其他地区的两倍左右，冰川和海冰的广泛融化和永冻土层温度升高表明北极在强烈的增温。

气候变化在北极地区造成的影响已经开始出现，例如，海冰的减少对北极熊、对在冰上生活的海豹及以这些动物为主要食物来源的当地居民很可能有破坏性后果。另一方面，减少的海冰可能使这一地区的资源更容易从海上获取，扩大了通航的可能性。

2023年8月3日，中国气象局组织编写的《极地气候变化年报（2022年）》正式对外发布。近40多年来，北极升温速率为全球同期的3.7倍；2022年，北极整体平均气温比较常年偏高1.10 ℃。