استان خراسان شمالی یکی از استانهای متنوع در زمینه آب‌وهوا است. مناطقی مثل سقز و شیروان معتدل کوهستانی، مناطقی مثل غرب شهرستانهای «مانه و سملقان» و «راز و جرگلان» معتدل و دارای جنگل به قسمی که قسمتی از پارک جنگلی سرسبز گلستان در این استان قرار دارد و مناطقی مثل جاجرم که کویری هستند. آب‌وهواهای مختلف این استان را تشکیل می‌دهند.

پوشش گیاهی این استان با توجه به آب‌وهوای به طرز چشمگیری متنوع و متغیر است. به طوری که در این استان جنگل‌های برگ ریز و ارس، کویر، مراتع ضعیف و بسیار قوی و انواع دیگری از پوشش گیاهی به فاصله کمی از هم مشاهده می‌شود.

بلندترین قله استان سالوک نام دارد که ارتفاع آن نزدیک به ۳۰۰۰ متر است. از لحاظ زمین‌شناسی قسمتی از کوههای هزار مسجد در شرق استان قرار دارد و دو رشته کوه آلاداغ و کپه داغ که ادامه رشته کوه عظیم البرز هستند نیز در تشکیل عوارض زمین‌شناسی این استان دخیلند. به همین دلیل استان خراسان شمالی یکی از مناطق با خطر بالای زلزله در نقشه‌ها به حساب می‌آید.