気候は道南から道央沿岸部にかけて西岸海洋性気候が見られるほか、道東や道北など多くの地域は亜寒帯湿潤気候で、夏と冬の温度差が大きく冬の積雪は根雪となる。道内全域が豪雪地帯、一部地域は特別豪雪地帯になっている。

天塩山地、石狩山地、夕張山地、日高山脈、那須火山帯の各山麓及び西側は日本海側気候、それ以外の地域は太平洋側気候となっている。

宗谷地方・留萌地方・石狩北部・後志北部・後志西部・紋別地方・網走西部・網走東部・根室地方・釧路南東部・釧路南西部・十勝中部・十勝南部・胆振地方・日高地方・渡島地方・檜山地方は海洋性気候を、上川地方・空知地方・石狩中部・石狩南部・羊蹄山麓・北見地方・網走南部・釧路北部・釧路中部・十勝北部は内陸性気候となっている。

気温は夏冬とも一般に日本海側で高く、オホーツク海・太平洋側で低い。

1. 日本海側は冬季には低気圧や気圧の谷の他、季節風による降雪が多く、太平洋側・オホーツク海側は冬季には低気圧や気圧の谷のみによる降雪が殆どであるが、強い冬型の気圧配置で季節風が山岳を越えて降雪することがある。
2. 太平洋側では夏には霧が発生する。
3. 内陸の盆地部は気温の年較差が大きく冬季には記録的な低温を示すことも多い。
4. 道南地域は道内では最も温暖で東北地方と似通った気候であり植生も類似している。

北海道地方には梅雨がないとされ、気象庁でも北海道の梅雨入りは発表されていないが、梅雨前線が北海道にかかり、2週間ほどぐずついた天気になることがある。これを蝦夷梅雨という。

また、台風の襲来も少ない。台風として上陸するのではなく、温帯低気圧となってから上陸することが多い。ただし、温帯低気圧は台風と異なり、温度差がエネルギーのため、台風に持っていた温かい空気と北海道以北の冷たい空気との温度差が大きくなるため、発達し、道内に被害を与えることがある。