Северный Ледовитый океан находится в полярном поясе, что и определяет его климатические условия. Существование огромных масс льда еще более усиливает суровость климата, обусловленную особенностями солнечной радиации в пределах полярного пояса. В течение всего года над Северным Ледовитым океаном происходит антициклонический процесс и развивается циклоническая деятельность. В нижних слоях атмосферы полярный антициклон хорошо выражен только зимой. Летом он значительно слабее, причем в июле его центр смещается к Берингову проливу, а в августе вновь сдвигается к западу. Циклоническая деятельность, наоборот, интенсивна летом. Вследствие этого сезонный ход атмосферного давления над Северным Ледовитым океаном выражен отчетливо. В связи с циклонической деятельностью ветровой режим над Северным Ледовитым океаном непостоянен, но сильные ветры (более 15 м/с) бывают редко. Средняя скорость ветра колеблется в пределах 4—6 м/с. Средняя температура воздуха в зимние месяцы в различных районах Северного Ледовитого океана колеблется от + 3 до — 40 °С, в летние — от 0 до + 10 °С. Весьма характерен для летней погоды туман. В некоторые месяцы он наблюдается ежедневно, продолжаясь иногда 4—5 суток. Атмосферные осадки выпадают главным образом в виде снега, в виде дождя редко, только в летние месяцы и чаще всего со снегом. Количество осадков в Арктическом бассейне 75—250 мм в год, в Северо-Европейском бассейне несколько больше. Высота снежного покрова небольшая, причем его распределение крайне неравномерное. Летом снег на льдах Северного Ледовитого океана сильно тает, в отдельные годы — почти полностью. Климат центральных районов океана более мягкий (морской) по сравнению с климатом окраинных районов, прилегающих к берегам Азии и Северной Америки. В океан постоянно поступают теплые воды Атлантического океана, которые и являются мощным возбудителем атмосферных процессов над обширной акваторией Северного Ледовитого океана. Отепляющее влияние атлантических вод путем атмосферной циркуляции сказывается значительно больше, чем путем непосредственного переноса тепла и отдачи его холодным арктическим водам.
В зимние месяцы воды Северного Ледовитого океана, обладающие запасом тепловой энергии, постоянно пополняемой водами из Атлантики, согревают атмосферу, отдают непосредственно и через ледяной покров свое тепло холодному арктическому воздуху. В результате над Арктическим бассейном температура воздуха ниже -40° С опускается реже по сравнению с соседней сушей, расположенной в более низких широтах: в районе Верхоянска — Оймякона — до — 67 °С и около 64° с. ш. до — 70 °С. Гидрологический режим. Составными элементами водного баланса Северного Ледовитого океана являются воды, поступающие из Атлантического и Тихого океанов, воды материкового стока и атмосферные осадки. Наиболее важной причиной, определяющей динамическое состояние вод Северного Ледовитого океана (водообмен, течения), является преобладающее высокое атмосферное давление над Гренландией и азиатской частью Арктики. Течения. Возбуждаемые высоким атмосферным давлением, сильные восточные ветры, дующие вдоль окраины европейско-азиатской части Арктического бассейна, и северные, действующие у восточных берегов Гренландии, вызывают дрейф ледяных полей и поверхностных вод Арктического бассейна. При этом в котловине Бофорта возникает антициклоническая циркуляция, в котловине Нансена к северу от Гренландии — антициклоническая, а к северо-востоку от островов Северной Земли — циклоническая. Две циркуляции в котловине Нансена способствуют образованию мощного Восточно-Гренландского течения. Уходящие из Северного Ледовитого океана воды восполняются главным образом водами Северо-Атлантического течения, вносящего ежегодно около 145 ООО км3 воды, и поступающей через Берингов пролив тихоокеанской воды в количестве около 400 000—440 000 км3. Тихоокеанские воды в Северном Ледовитом океане не образуют самостоятельного потока. Поступление воды из Атлантического океана порождает теплое промежуточное компенсационное течение на глубине от 100—250 до 800—900 м. Входящая из Атлантики в Северный Ледовитый океан теплая (+5 — + 12 °С), соленая (35,0—35,6%о) вода продвигается на север через Норвежское море под названием Норвежского течения. От него в Норвежском и Гренландском морях отделяется несколько небольших ветвей, которые перемешиваются с Восточно-Гренландским течением. При этом в Атлантический океан возвращается около 45 000 км3 воды в год. Таким образом, теплые атлантические воды занимают огромные пространства Северного Ледовитого океана. Скорость их распространения севернее Шпицбергена около 9— 10 км/сут, к востоку она уменьшается и уже на меридиане Северной Земли составляет не более 0,7—0,8 км/сут.