Разнообразие и специфика климата округа определяются его расположением: арктическое побережье, большая протяженность и равнинный рельеф. Климат Ненецкого автономного округа формируется арктическими и атлантическими воздушными массами. Зима – холодная и долгая, а лето – прохладное и короткое. Среднемесячная температура варьируется от -20 °C в январе до +9 °C в июле. Осадки выпадают неравномерно, с максимумом летом. Годовая сумма – около 376 мм, причем треть приходится на тёплый период. Наблюдаются снежные метели и туманы. В некоторых местах зимой температура может достигать -45 °C. Летом максимальные температуры не превышают +33 °C. Снег держится 230 дней. Среднегодовая скорость ветра – 5 м/с. Вегетационный период – около 90 дней.
Реки замерзают в октябре и вскрываются в мае. Распределение температуры в мерзлоте варьируется от -5 °C до -2 °C.