白海气候基本上属于副极地大陆性气候，自南而北、由温和的大陆性气候向北极的极地气候过渡。1月平均气温－11.5℃，7月平均气温11.5℃。冬季盛行西南风，夏季以西北风为主。全年多阴雨和浓雾。海水温度南、北部有差异，夏季沃隆卡湾、咽喉湾及奥涅加湾海面水温6℃—9℃，而海的中部水温为15℃；冬季中部和北部水温﹣1.3—﹣1.7℃，海湾区水温0.5℃—0.7℃。
白海的海水结冰期自10月或11月开始，直到次年5月或6月，而且秋季、春季海域多浮冰。白海的海水盐度因周围的河流流入减小为千分之20～33。具体为沃隆卡湾34—34.5‰、咽喉湾30.5‰、中部24—26‰。深水区（90米以下）海水平均盐度30‰。
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主要价值

经济与战略价值
白海地区土地肥沃、森林密茂，河网稠密，可将较边远地区与大海相连，是连接经济活跃的俄罗斯西北部地区与俄罗斯远东港口及国外的重要通道，战略价值十分重要。但白海由于结冰期长，结冰期内须借助破冰船才能通航，航运发展较慢。目前已建成白海—波罗的海运河，流入奥涅加湖，在奥涅加湖又与伏尔加-波罗的海航道相接，构成白海与波罗的海、亚速海、黑海、里海间的“五海通航”，与俄罗斯欧洲部分的水运系统相连接，促进了白海地区的贸易和经济发展。主要海港是阿尔汉格尔斯克（Arkhangelsk）、白海城（Belomorsk）、奥涅加、梅津、凯姆（Kem）、坎达拉克沙和温巴。
白海有720种多细胞无脊椎动物、60多种鱼类和5种海生哺乳动物，但渔业相对不发达，最有食用价值的是一种格陵兰海豹和鲱鱼。