Через значну протяжність материка з півночі на південь різні його частини дістають неоднакову кількість тепла. У південні райони протягом року надходить велика кількість сонячної енергії, а в північні – незначна. Влітку на півночі континенту температура повітря становить в середньому +5ºС, а на півдні +30ºС. Ще більша різниця виникає взимку, коли північніше полярного кола середня температура близько -34ºС, а на півдні материка – вище +20ºС. Абсолютний максимум температури (+56,7ºС) зафіксовано в Долині Смерті.
Різноманітність температурного режиму визначає характер циркуляції повітряних мас (арктичних, помірних і тропічних).
Географічне положення значної території Північної Америки в субарктичних та помірних широтах зумовлює суттєвий вплив західного перенесення повітря. Південно-східна частина материка перебуває під впливом вологихпасатів з Атлантичного океану, а у північних полярних районах формуються північно-східні вітри.
Розподіл тепла і вологи на материку в значній мірі залежить від особливостей рельєфу. Зокрема, велику перешкоду для західного потоку повітря створює гірська система Кордильєр. Долаючи її, повітряні маси, що надходять з Тихого океану, залишають всю вологу на узбережжі та західних схилах гір і проникають далі на схід вже більш сухими. На сході Північної Америки простягаються значно нижчі гори Аппалачі. Проте й вони також частково перешкоджають проникненню вологого повітря з Атлантики вглиб континенту.
Відсутність гір на півночі та півдні материка, рівнинність його центральних областей дають можливість холодним арктичним повітряним масам просуватись далеко на південь. Хвилі холоду іноді досягають узбережжя Мексиканської затоки, приносячи різке похолодання, морози, які супроводжуються снігопадами. Буває й навпаки: тепле тропічне повітря з півдня поширюється далеко на північ, приносячи відлигу.
На межі зіткнення арктичних і помірних, тропічних і помірних повітряних мас формуються атмосферні фронти, де виникають циклони, з якими пов’язані опади.
Гірські масиви Кордильєр та Аппалачів, що розташовані меридіонально, створюють ефект „аеродинамічної труби”, якою проносяться руйнівні смерчі (торнадо), що утворюються в результаті зіткнення повітряних мас із значними контрастами температури.