Bölgenin doğal yapısını büyük ölgçüde belirleyen Kuzey Anadolu Dağları, iklim ve bitki örtüsü açısından kıyı ile iç kesimler arasında önemli farklılıklarrn ortaya çıkmasına yol açar. Deniz etkisiyle kıyı kesimi ılıman ve nemlidir. Bu etki mevsimler arasındaki sıcaklık farklarının azalmasına da yol açar. Dağ sıralarının arasında yer alan iç kesimlerde ise kara ikliminin etkisi görulür. Kıyı kesiminin genellikle ılık ve yagışlı olmasına karşın iç kesimlerde yazlar srcak ve kurak, kışlar soğuk ve yağışlı geçer.
Dağları Karadeniz'e bakan yüzünde kışlar genellikle ılıktır, ama batı kesiminde Balkanlar ya da Karadeniz üstünden gelen soğuk havanın etkileri görülür. Doğu Karadeniz bölümü kıyılarında çok yüksek olan yıllık ortalama yağış miktarı, Orta Karadeniz bölümünde azalır, Batı Karadeniz bölumü kıyılarında gene artar. Bölge kıyılarında kar yağışlı gün sayısı yılda ortalama olarak 10'u aşmaz.
Karadeniz Bölgesi'nin iç kesimlerinde mevsimler arasındaki sıcaklık farkları birden artar, yagrışlar ise azalır. Kıyı dağlarının ardında yer alan kesimlerde yıllık ortalama yağış miktarı genellikle 500 milimetrenin altındadır. İç kesimlerde kar yağışlı gün sayısı yılda ortalama 20 dolayındadır.
Karadeniz Bölgesi'nin çeşitli kesimleri arasrnda iklim farklılıkları olduğu gibi doğal bitki örtüsünün yayılışı açısından da farklılıklar vardır. Kıyı dağlarının Karadeniz'e bakan yamaçları ülkemizin orman açısınan en zengin alanıdır. Bu ormanlar bazı kesimlerde yerini yalancı maki topluluklarina, bazı kesimlerde de çay ve fındık bahçelerine bırakır. Bu dağların orta yükseklikteki kesimleri geniş yaprakli ağaçlardan, yüksek kesimleri ise igne yapraklı ağaçlardan oluşan gür ormanlarla örtülüdür. Ormanlarin sona erdigi yüksek kesimlerde Alp tipi çayırlar yer alir. Karadeniz Bölgesi'nin iç kesiminden Doğu Anadolu Bölgesi'ne doğru alçalan kesimlerin dogğal bitki örtüsü bozkır (step) görünümündedir