На климат Восточно-Европейской равнины оказывают влияние особенности её рельефа, географическое положение в умеренных и высоких широтах, в также соседние территории (Западная Европа и Северная Азия), Атлантический и Северный Ледовитый океаны, значитальная 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)[3].
Сглаженный рельеф равнины способствует свободному переносу воздушных масс. Для Восточно-Европейской равнины характерен западный перенос воздушных масс. Летом атлантический воздух приносит прохладу и осадки, а зимой — тепло и осадки. При движении на восток он трансформируется: летом становится в приземном слое более теплым и сухим, а зимой — более холодным, но также теряет влагу. За холодное время года из различных частей Атлантики на Восточно-Европейскую равнину приходит от 8 до 12 циклонов. При их движении на восток или северо-восток происходит резкая смена воздушных масс, способствующая то потеплению, то похолоданию. С приходом юго-западных циклонов на юг равнины вторгается теплый воздух субтропических широт. Тогда в январе температура воздуха может подняться до 5°-7°С [3]. Общая континентальность климата возрастает с запада и северо-запада на юг и юго-восток.
Вторжение циклонов из Северной Атлантики и Юго-Западной Арктики способствует переносу холодных воздушных масс. Они входят в тыловую часть циклона, и тогда арктический воздух проникает далеко на юг равнины. 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.
Положение январских изотерм в северной половине Восточно-Европейской равнины субмеридиональное, что связано с большей повторяемостью в западных районах атлантического воздуха и меньшей его трансформацией. Средняя температура января в районе Калининграда составляет −4°С, в западной части компактной территории России около −10°С, а на северо-востоке −20°С. В южной части страны изотермы отклоняются к юго-востоку, составляя −5…-6°С в районе низовьев Дона и Волги [3].
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 крайнем севере равнины средняя температура июля повышается до 8°С. Средняя июльская изотерма 20°С идет через Воронеж на Чебоксары, примерно совпадая с границей между лесом и лесостепью, а Прикаспийскую низменность пересекает изотерма 24°С.
Распределение осадков по территории Восточно-Европейской равнины находится в первую очередь в зависимости от циркуляционных факторов (западного переноса воздушных масс, положения арктического и полярного фронтов и циклонической деятельности). Наиболее увлажненной частью равнины является полоса между 55-60° с. ш. (Валдайская и Смоленско-Московская возвышенности): годовая сумма осадков здесь достигает 700—800 мм на западе и 600—700 мм на востоке [3]