在10至11月，白海會封凍，一直持續到來年的5-6月。一月白海北部水溫為零下1.9℃，中部為零下1.3-1.7℃，而在四個海灣則為零下0.6-0.7℃。水溫差異系由各處鹽度不同而導致，且正因為此每年白海各處解凍和封凍的時間亦不相同。海面上90%的冰層為浮冰，且會不停向巴倫支海方向飄動。冰層厚度一般為40公分，但在寒冷的冬季可達150公分。夏季白海水溫會回升至16-17℃，但北部仍然相對較冷，僅有7-8℃