Ханты-Мансийский автономный округ расположен в пределах одной природной зоны - лесной. Основную часть территории округа занимает сильно заболоченная тайга. Среди болот и лесов расположено более 25 тысяч озёр. Водный режим рек характеризуется растянутым весенне-летним половодьем. Весенние воды, разливаясь по широким поймам рек, образуют обширные соры. Зимой реки замерзают на длительный период - до 6 месяцев.
Климат округа резко континентальный, характеризуется быстрой сменой погодных условий особенно в переходные периоды - от осени к зиме и от весны к лету, а также в течение суток. Зима суровая и продолжительная с устойчивым снежным покровом, лето короткое и сравнительно теплое, переходные сезоны (весна, осень) с поздними весенними и ранними осенними заморозками. Кроме того, климат округа отличается большим разнообразием микроклиматических особенностей. Средняя температура января по округу от -18 до -24 градусов по Цельсию. Период с отрицательной температурой воздуха в округе продолжается 7 месяцев, с октября по апрель. Период с устойчивым снежным покровом продолжается 180-200 дней - с конца октября до начала мая. До середины июня нередки заморозки. Самый теплый месяц июль, средняя температура от +15,7 до +18,4 градусов по Цельсию.Преобладающее направление ветра летом - северное; в отличие от зимы, когда чаще наблюдается южный ветер. Годовое количество осадков по округу от 400 до 550 мм. Высота снежного покрова от 50 до 80 см. В июле выпадает максимум осадков, около 15% годового количества. В зимнее время на территории округа атмосферное давление гораздо ниже, чем в пределах Азиатского антициклона. Вторжение воздушных масс с Атлантики сопровождается потеплением, снегопадами и оттепелями. Средние значения атмосферного давления в июле (754-756 мм) ниже, чем в Арктике, но выше, чем в Центральной Азии.