在最後一次冰河時期，哈得孫灣是覆蓋北美大陸北部的主冰架的積長中心點。直至現在，哈得孫灣的年平均氣溫仍然較相鄰緯度的其它地區為低。位於北緯59度的邱吉爾港的年平均氣溫是-5 °C，而位於北緯64度的俄羅斯北部沿海港阿爾漢格爾斯克的年平均氣溫也只是2 °C。海灣西部的水溫在夏季可達到8-9 °C的峰值。灣內大約從12月中旬開始大面積結冰，直至來年6月中旬開始由東至西解凍。最近一百年的觀察顯示，哈得孫灣的平均溫度在逐步增加。這一點也反映在每年解凍期的增加之上。17世紀時，每年的解凍期只有4個月