Zima w regionie jest surowa, zwłaszcza z dala od wybrzeży morskich, i niezbyt śnieżna. Wcześnie rozpoczyna się okres przymrozków. Średnia temperatura powietrza w miesiącu najchłodniejszym (styczniu) waha się od –8 °C na wybrzeżu do –13 °C, w głębi lądu, a nawet spada jeszcze niżej na obszarach górskich. Najniższa zanotowana w Murmańsku temperatura to –44 °C. Lato jest krótkie i chłodne; średnia temperatura to od +8 °C (na wybrzeżu) do +13 °C wewnątrz kraju.

Opady w regionie mają głównie postać deszczu; największe ich nasilenie występuje w sierpniu. Rocznie na terenie obwodu notuje się średnio ok. 400 mm opadów.

Położenie na tak wysokiej szerokości geograficznej sprawia, iż zimą w regionie panuje noc polarna, a latem – dzień polarny.

Hydrologia mały|Rzeka Kola mały|Jezioro Umboziero mały|Jezioro Łowoziero W nieodległej przeszłości geologicznej teren obwodu był w całości pokryty przez lodowiec i wraz z jego topnieniem na powierzchni ziemi pojawiała się gęsta sieć różnego rodzaju pradolin, tworzonych przez wodę z topniejącego lodu. Z tego też powodu sieć rzeczna pokrywająca obszar obwodu jest gęsta. Tutejsze rzeki z powodu bliskości morza nie osiągają dużych długości – największa rzeka regionu – Ponoj ma 426 km długości.