★青森県

県内全域が豪雪地帯に指定されており、そのうち一部地域は特別豪雪地帯に指定されている。 また、青森市は都道府県庁所在地都市では唯一、市域すべてが特別豪雪地帯に指定されている。 那須火山帯の山麓および西側は日本海側気候。それ以外の地域は太平洋側気候。 気候区分でいうと、下北半島など太平洋側の一部は夏も冷涼のため、 定義上では西岸海洋性気候とされることもある。また、山岳地帯や碇ヶ関など南部の内陸部は 亜寒帯（冷帯）湿潤気候である。

南部ほど内陸性気候のため、寒さが厳しく、北部は海洋性気候のため寒さはそれほど厳しくない。 特に、日本海側沿岸部は緯度の割には温暖であるが冬季の日照時間は非常に少ない。

太平洋側の内陸部を除き、全般に日較差は小さく、岩手県などと比べても寒さは厳しくないが、 青森市の酸ヶ湯（標高890m）は日中の気温が低いことで有名であり、 1月の平均最高気温は-5.5°Cにしかならない。また、日本有数の豪雪地でもある。

★秋田県

秋田県は日本海に面しており、気候区分は日本海側気候に分類される。日本海側気候の中でも 特徴として沿岸部の冬季の降水量自体はそれほど多くないが、日照時間が極端に少ないことが挙げられる。

内陸部では低温のため、同じ日本海側の山形県や新潟県と同様に同様に県内陸部のおよそ90%の地域が 特別豪雪地帯に指定されており、雪が多く降り積もりやすい県である。冬季間の日照時間は 全都道府県の中で最も少ない。そのため、朝晩の放射冷却現象が起こらず（鹿角市と仙北市などの内陸部を除く）、 特に日本海側沿岸部などは北関東よりも朝の気温が高いことも多いなど緯度の割には温暖であり 日較差が非常に小さいのが特徴である。内陸部の一部は気候区分による亜寒帯湿潤気候となり、 寒さが厳しい。また、秋田沖付近に発生する極低気圧からもたらされる暴風雪やゲリラ豪雪が見られる。

一方、夏季は高温多湿でどんよりとしており、梅雨明けのないまま秋を迎えることも珍しくない。 しかしながら太平洋側から吹く季節風は奥羽山脈の山々に遮られ、フェーン現象が発生することがある。 太平洋側に冷害をもたらすと言われるやませも高温乾燥した風となり、特に県内陸部中央から 県内陸南部では気温が上昇し真夏日や猛暑日になることもあり、特に仙北市周辺ではこの風が 豊作をもたらすとして「宝風」と吟われる。

★岩手県

気候区分は内陸の那須火山帯の麓は日本海側気候、それ以外の地域は太平洋側気候。 それに併せて、内陸は内陸性気候で夏は暑く冬は寒く、太平洋側沿岸部は海洋性気候で夏は涼しい。 三陸海岸沿岸部は気候区分では西岸海洋性気候に分類されることもある。 北部内陸地方や西部山岳地帯は亜寒帯湿潤気候に属し、寒さが非常に厳しく、 特に藪川は冬季に-30°C近くまで冷え込むこともある本州最寒地として有名である。

県内全域が豪雪地帯に指定されているものの、冬の積雪量には地域差が大きい。 西和賀町と八幡平市は積雪量がかなり多く、特別豪雪地帯に指定されている。 奥羽山脈では、積雪量が多く雪質も良いため、いくつかのスキー場でスキーやスノーボードの 国際大会や国内大会が開かれることが多い。一方、太平洋側に位置する宮古市、大船渡市などは積雪量は概して少ない。

太平洋側の盆地である北上盆地は、冬季の西高東低の気圧配置になると奥羽山脈が 「壁」の役割をはたして晴天になる場合も多い。そのため、放射冷却によって早朝の最低気温がかなり低くなる。 対して、降雪時や曇天の場合は気温が下がりづらい。北上盆地に位置する盛岡市は、 このような放射冷却の影響がある脊梁山脈東側盆地の最北端都道府県庁所在地であるため、 （日本海側のため冬季は曇天が多く、放射冷却がおきにくい）青森市や札幌市など、より北に位置する 都道府県庁所在地よりも最低気温が下回る時が多く、東北地方では勿論、日本の都道府県庁所在地で 最寒都市である日が多い。実際、北上盆地の各都市（盛岡市、花巻市、北上市、奥州市）は、 今でも厳冬期に-15°C前後まで下がることも珍しくなく、北海道を除き、標高が高くない都市平地部では 最も冷え込みが厳しい地域である。しかし、冬場の朝晩は市街地と郊外の気温差は非常に大きく、 盛岡、北上、一関を中心にヒートアイランドが顕著に見られる。

一方、北上盆地の夏は、フェーン現象の影響で、南にあり海洋性気候の傾向もある仙台市よりも気温が 高いことがしばしばあるが、沿岸部は仙台市と同様の気候となることが多い。

★山形県

隣県の新潟県や秋田県と同様に県内全域が日本海側気候であり、一部例外もあるが隣県の秋田県と同様に 県全域のおよそ90%の地域が特別豪雪地帯である。日本海に面する庄内地方が夏冬ともに県内では 最も気温が高く、年間平均気温も北関東や東京都の西部内陸部とあまり変わらないほどで、 緯度の割に温暖であるかが分かる。夏は熱帯夜になるほど蒸し暑い一方、冬は温暖だが、 日照時間が少ない。気温が高いために雪は降っても解けやすく、山形市の場合、 積雪量はそれほど多くは無いが、鶴岡市などでは突発的に豪雪となる年もある。 一方、内陸側は内陸性気候で寒暖の差が激しく、置賜地方などでは−15°C近くまで下がることも珍しくない。 夏は非常に暑いが比較的乾燥しており、朝晩は涼しくなり、熱帯夜も庄内地方と比べると少ない。

春季から夏季にかけてはフェーン現象が発生しやすく、突発的に猛暑日に見舞われることも 決して少なくない。1933年（昭和8年）7月25日に山形市で観測された気温40.8°Cは、 2007年（平成19年）8月16日に埼玉県熊谷市、岐阜県多治見市で観測された気温40.9°Cに抜かれるまで、 74年間にわたって日本最高の記録であった。