На климатические условия Северного Ледовитого океана влияет солнечное излучение, а также периодическое прохождение атмосферных фронтов и речных потоков с окружающих океан материков, которые приносят с собой ветры, осадки и изменяют температуру.
В целом климат Северного Ледовитого океана характеризуется продолжительной холодной зимой и коротким прохладным летом. Солнечное излучение является основной причиной глобальных и региональных климатических изменений.
Однако на солнечную радиацию влияют широта и изменения облачного покрова. Чем выше широта, тем меньше солнечного света проникает в атмосферу, а частые изменения облачного покрова приводят к значительным колебаниям интенсивности освещения.
Поскольку Северный Ледовитый океан находится на более высоких широтах, он подвержен очень низким температурам, а также воздействию льда, снега и воды. Наличие солнечного света определяет четыре времени года в Северном Ледовитом океане: зима (с ноября по февраль), лето (примерно 21 июня), весна (март и апрель) и осень (сентябрь и октябрь).
Ветры, дующие в Северном Ледовитом океане, имеют среднюю скорость 4-6 метров в секунду во все четыре сезона. Однако более сильные ветры также встречаются, особенно в Северо-Атлантическом океане, Баффиновом заливе, а также в Беринговом и Чукотском морях. Осадки в Северном Ледовитом океане выпадают в виде дождя или снега, однако в бассейне выпадает очень мало осадков — менее 250 мм в год, за исключением некоторых небольших регионов, где выпадает около 400 мм в год. В ноябре и мае среднемесячное количество осадков составляет около 15 мм, а в июле, августе и сентябре количество осадков увеличивается до 20–30 мм.
Что касается температуры, то в январе и июле самые низкие и самые высокие температуры соответственно. Летняя температура в основном влияет на температуру Северного Ледовитого океана. В течение длительного периода может быть непрерывное солнечное освещение или его отсутствие. Зимой средняя температура составляет от 30 до 35°C. Летом температура тающего морского льда составляет 0 °C. Дополнительное солнечное излучение в основном способствует таянию льда, но не повышению температуры.