北美洲地跨熱帶、溫帶、寒帶，氣候復雜多樣。以溫帶大陸性氣候和亞寒帶針葉林氣候為主。北部在北極圈內，為冰雪世界。南部加勒比海受赤道暖流之益，但有熱帶颶風侵襲。大陸中部廣大地區位于北溫帶。由于所有的山脈都是南北或近似南北走向，故從太平洋來的濕潤空氣僅達西部沿海地區;從北冰洋來的冷空氣可以經過中部平原長驅南下;從熱帶大西洋吹來的濕潤空氣也可以經過中部平原深入到北部，故北美洲的氣候很不穩定，冬季時而寒冷，時而解凍，墨西哥灣沿岸的亞熱帶地區，冬季也會發生嚴寒和下雪的現象。
北美洲最冷月(1月)平均氣溫低于0℃的地區，約占全洲面積的3/4，整個北極群島(北美大陸以北、格陵蘭島以西眾多島嶼的總稱)及格陵蘭島的大部分地區都低于-32℃，格陵蘭島中部低達-50℃，成為西半球的寒極區。夏季全洲普遍增溫，最熱月(7月，沿海多為8月)平均氣溫格陵蘭島中部為0~3℃，成為北半球夏季最涼的地區;其余廣大地區都在0-32℃之間，其中20℃以上的地區約占全洲面積一半以上，30℃以上的地區面積較小。美國西南部的死谷，極端最高氣溫曾達56.7℃，為全洲最熱地區。北美洲東部地區降水較多。