白海的氣候環境大致處於溫帶大陸性氣候和極地氣候之間，多雲和霧。秋冬季白海多風，風速可達8km/小時，而10到11月更是常見風暴。白海冬季盛行東南風，將南方的冷空氣帶到白海上空，平均氣溫為零下15℃，北方水域則由於大西洋上空的暖空氣相對溫暖，氣溫在零下6-9℃之間。而當北冰洋上空出現反氣旋時，則盛行風會變為東北風，導致北極的冷空氣湧入白海上空，最低氣溫可降至零下25℃. 夏季白海寒冷、多雲而潮濕，盛行東北風，平均氣溫約為8-10℃，而當出現少見的東南風時大陸上的暖空氣會被吹到白海上空，氣溫可升至16-17℃，甚至有時可達30℃。北部的年降雨量為282毫米而南部則為529毫米