我国北方气候类型复杂，从西南部的青藏高原寒带、亚寒带，过渡到西北、华北的中温带、暖温带，再到东北大兴安岭地区的寒温带，跨越多个气候带。结合我国北方的自然地理、气候条件，从宏观上可划分为3个气候大区:青藏高原高寒气候区、西北大陆性气候区和东部季风气候区。
一、青藏高原高寒气候区
主要包括青藏高原、昆仑山、天山等山地，由于其本身的地理条件决定了本区气候温度低、气温年差小，日温差大，太阳辐射以及垂直分带现象显著等特点。青藏高原有一半地区年平均气温低于0℃，其他地区如雅鲁藏布江、河汉谷地和柴达木盆地相对比较温暖，年平均气温在3～5℃;青藏高原温度随高度变化显著，但各地温度随高度的变化不相同，一般每上升100m，气温下降0.4～1.20℃。青藏高原海拔高，空气稀薄干洁，太阳辐射通过的大气路程较短，所以太阳辐射被削弱得少;太阳总辐射量高居全国之冠，年总量在4000～7000MJ/m2，较同纬度东部地区大2000～3000MJ/m2。青藏高原降水地理分布不均，年均降水量自藏东南4000mm以上向柴达木盆地西北部的冷湖逐渐减少，冷湖的降水量仅有17.6mm，最多降水量是最少降水量的约200倍。
二、西北大陆性气候区
西北干旱区可进一步划分暖温带大陆性气候亚区和中温带大陆性气候亚区，每个亚区内还可以根据湿润程度进一步划分。西北干旱区主要包括塔里木盆地、准噶尔盆地、河西走廊、内蒙古高原、黄土高原的一部分。具有降水量小，蒸发量大，昼夜温差大，春季风沙大，冬季格外寒冷和干燥等气候特征，是典型的大陆性干旱和半干旱气候环境。西北干旱区降水量由东南向西北递减，由山区向平原递减。由于特殊的地理位置形成的气候条件，降水主要集中在高山地区，如秦岭、祁连山、阿尔泰山和昆仑山山区年平均降水量多在600～800mm，被称为干旱区的“湿岛”。盆地中部极端干燥少雨，降水量一般不足50mm，由山前向平原中部逐渐减少。西北地区蒸发量大，相对湿度小，大部分地区年蒸发量在1500～2000mm以上，年蒸发量区域分布与降水量的分布相反。西北地区气温变化大，年平均气温低于0℃的地区分布在广阔的阿尔泰山、天山、喀喇昆仑山、祁连山和帕米尔高原山区，盆地年平均气温一般为0～10℃;具有夏季高温、冬季严寒、年温差和日温差大的特点。西北地区风力较强，风向多西北风为主，南疆以东北风为主;年8级以上大风天数达50～75天。
三、东部季风气候区
东部季风气候区在我国北方主要包括黄淮海地区、关中盆地、东北平原及其以东的沿海地区。气候具明显的季节 变化，受冬夏季风的交替影响;夏季高温多雨，冬季寒冷少雨。黄淮海属暖温带半干旱季风型气候亚区，多年平均降水量一般为500～600mm;滨海地区降水量较多，约600～650mm。冀中平原辛集、南宫、衡水一带受泰山、沂蒙山和北来气流下沉作用的影响，降水量减少，多年平均降水量不足500mm，为平原区降水低值区。降水量年内分配不均，年降水量80%集中在汛期6～9月份，往往春旱秋涝。降水量年际变化大，少雨年份大部分地区降水量不足400mm，多雨年份大部分地区降水量多于800mm。年平均气温10～15℃，年内温差大，年最低温度为－1.8～1.0℃，最高气温在40℃以上。水面蒸发量为900～1400mm，1～2月份较稳定，3月份开始逐渐升高，4～5月份明显增多，6～9月份达到最大，10月份以后开始下降。
东北季风气候区主要包括东北平原(松嫩平原、辽河平原、三江平原)和东部的沿海地区，属于中温带湿润、半湿润季风型气候亚区，冬季漫长、严寒，春季风大，夏季短促、暖热湿润;年平均气温－5～10℃，南北温差达到15℃之多，气温年内变化大;冬季长达6～7个月，月平均气温－6～30℃，夏季短促，七月份平均气温在20℃左右。年降水量400～1000mm，地域间差别很大;山区降水多，一般600～1000mm;平原区少，一般400～600mm。嫩江平原、小兴安岭北段盛行西北风和北风，松花江流域盛行西南风和南风，风速较大。关中盆地属于暖温带半湿润季风气候亚区，四季分明，夏季炎热多雨，冬季寒冷少雨雪，春秋时有连阴雨天气出现。年平均气温10～15℃，年极端最高气温35～42℃，最低气温－10～－16℃。年降雨量540～750mm，多集中在7～9月，相对湿度72%。