Климат Русской равнины умеренно - континентальный. На климат оказывают влияние Атлантический и Северный Ледовитый океаны.
Круглый год над Русской равниной господствует западный перенос воздушных масс. Атлантический воздух летом 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 Русскую 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 — атлантико-средиземноморских — на юг равнины вторгается теплый воздух субтропических широт. Тогда в январе температура воздуха может подняться до 5°-7°С и, конечно, наступают оттепели.
С приходом на Русскую равнину циклонов из Северной Атлантики и Юго-Западной Арктики связано вторжение холодного воздуха.
Годовая сумма осадков достигает 700-800 мм на западе и 600-700 мм на востоке. На увеличение годовой суммы осадков важное влияние оказывает рельеф: на западных склонах возвышенностей выпадает на 150-200 мм осадков больше, чем на лежащих за ними низменностях. В южной части равнины максимум осадков приходится на июнь, а в средней полосе — на июль.
Зимой образуется снежный покров. На северо-востоке равнины его высота достигает 60-70 см, а продолжительность залегания до 220 дней в году. На юге высота снежного покрова уменьшается до 10-20 см, а продолжительность залегания — до 60 дней.