На климат Восточно-Европейской равнины оказывают влияние особенности её рельефа, географическое положение в умеренных и высоких широтах, а также соседние территории (Западная Европа и Северная Азия), Атлантический и Северный Ледовитый океаны, значительная протяжённость с запада на восток и с севера на юг. Суммарная солнечная радиация за год на севере равнины, в бассейне Печоры, достигает 2700 мДж/м2 (65 ккал/см2), а на юге, в Прикаспийской низменности, 4800-5050 мДж/м2 (115—120 ккал/см2. Для Восточно-Европейской равнины характерен западный перенос воздушных масс. Летом атлантический воздух приносит прохладу и осадки, а зимой — тепло и осадки. За холодное время года из различных частей Атлантики на Восточно-Европейскую равнину приходит от 8 до 12 циклонов. С приходом юго-западных циклонов на юг равнины вторгается тёплый воздух субтропических широт. Тогда в январе температура воздуха может подняться до 5°-7°С. Общая континентальность климата возрастает с запада и северо-запада на юг и юго-восток.
Также арктический воздух свободно поступает и по восточной периферии антициклонов, медленно передвигающихся с северо-запада. Антициклоны часто повторяются на юго-востоке равнины, обусловленные влиянием Азиатского максимума. Они способствуют вторжению холодных континентальных масс воздуха умеренных широт, развитию радиационного выхолаживания при малооблачной погоде, низких температур воздуха и образованию маломощного устойчивого снежного покрова.
Летом почти всюду на равнине важнейшим фактором в распределении температуры является солнечная радиация, поэтому изотермы в отличие от зимы располагаются в основном в соответствии с географической широтой.
На севере Восточно-Европейской равнины осадков выпадает больше, чем их может испариться при данных температурных условиях. На юге северной климатической области баланс влаги приближается к нейтральному (атмосферные осадки равны величине испаряемости).