Ненецкий автономный округ относится к районам Крайнего Севера.
Климат повсеместно субарктический, на крайнем севере переходящий в арктический: средняя температура января от −3 °C на крайнем севере до −22 °C на юго-востоке, средняя температура июля от +6 °C на севере до +16 °C на юге. На западе зима длится до 180 дней, на востоке до 230. Средняя температура января от −3°C на крайнем севере до −22 °C на юго-востоке, средняя температура июля от +6°C на севере до +16°C на юге. Однако в отдельные годы температура воздуха может летом повышаться до +30°C, а зимой опускаться до – 40°C и ниже. В любой из летних месяцев возможны заморозки, а в зимние – оттепели.
Ненецкий округ подвержен систематическому вторжению атлантических и арктических воздушных масс. Частая смена воздушных масс — причина постоянной изменчивости погоды. Зимой и осенью преобладают ветра с южной составляющей, а летом — северные и северо-восточные, обусловленные вторжением холодного арктического воздуха на нагретый материк, где атмосферное давление в это время понижено.
Температура воздуха в летний период определяется величиной солнечной радиации и потому закономерно повышается с севера на юг. Средняя температура июля в Нарьян-Маре составляет +12° С. В холодную половину года основным фактором температурного режима является перенос тепла с Атлантики, поэтому отчётливо выражено понижение температуры с запада на восток. Средняя температура января в Нарьян-Маре −18° С, зима длится в среднем 220—240 дней. Вся территория округа расположена в зоне избыточного увлажнения. Годовое количество осадков колеблется от 400 мм (на побережьях морей и на арктических островах) до 700 мм. Минимум осадков наблюдается в феврале, максимум — в августе — сентябре. Не менее 30 % осадков выпадает в виде снега, присутствует многолетняя мерзлота.