秋田県は日本海に面しており、気候区分は日本海側気候に分類される。日本海側気候の中でも秋田県の特徴として沿岸部の冬季の降水量はそれほど多くないが、日照時間が極端に少ないことが挙げられる。

内陸部では低温のため、同じ日本海側の山形県や新潟県と同様に県内陸部のおよそ90%の地域が特別豪雪地帯に指定されており、雪が多く降り積もりやすい県である。冬季間の日照時間は全都道府県の中で最も少ない。そのため、朝晩の放射冷却現象が起こらず（鹿角市と仙北市などの内陸部を除く）、特に日本海側沿岸部などは北関東よりも朝の気温が高いことも多いなど緯度の割には温暖であり日較差が非常に小さいのが特徴である。内陸部の一部はケッペンの気候区分による亜寒帯湿潤気候(Dfa,Dfb)となり、寒さが厳しい。また、秋田沖付近に発生する暖流の突発的な大気潮汐によって生み出された寒冷渦や極低気圧からもたらされる暴風雪や「ドカ雪」と呼ばれる豪雪がしばし見られることもある。

一方で、夏季は高温多湿でどんよりとしており梅雨明けのないまま秋を迎えることも珍しくない。しかしながら、太平洋側から吹く季節風は奥羽山脈の山々に遮られ、フェーン現象が発生することがある。太平洋側に冷害をもたらすと言われるやませも高温乾燥した風となり、県内陸部中央から県内陸南部では気温が上昇し真夏日や猛暑日になることもある。特に仙北市周辺では、この風が豊作をもたらすとして「宝風」と吟われる（生保内節）。

秋田県内各地の平年値（統計期間：1971年 - 2000年、出典：気象庁・気象統計情報）平年値
（月単位）日本海側沿岸部北東部内陸
八峰町
八森能代大潟男鹿五城目秋田秋田市
岩見三内秋田市
雄和秋田市
大正寺由利本荘市
本荘由利本荘市
矢島にかほ市
象潟北秋田市
鷹巣北秋田市
脇神北秋田市
阿仁合大館
平均
気温
(℃)最暖月23.9
(8月)24.1
(8月)23.6
(8月)23.5
(8月)23.7
(8月)24.5
(8月)23.7
(8月)23.6
(8月)24.1
(8月)24.5
(8月)24.9
(8月)23.5
(8月)23.0
(8月)23.2
(8月)
最寒月0.4
(1月)-0.2
(2月)-0.3
(1月)-0.5
(1月)-1.1
(1月)0.0
(1月)-1.5
(1月)-1.2
(1月)0.5
(1月)-0.4
(1月)2.1
(1,2月)-1.2
(1月)-2.4
(1月)-2.5
(1月)
降水量
(mm)最多月167.3
(7月)161.9
(6月)161.5
(8月)170.4
(8月)175.9
(8月)183.5
(11月)233.4
(7月)209.4
(11月)211.7
(12月)270.6
(11月)188.5
(7月)203.5
(7月)236.1
(8月)210.5
(7月)
最少月58.3
(2月)76.0
(3月)62.5
(2月)72.0
(2月)78.8
(3月)84.0
(2月)111.7
(3月)101.9
(3月)101.0
(3月)117.5
(5月)93.9
(3月)86.5
(2月)111.3
(3月)72.5
(2月)
平年値
（月単位）北東部内陸仙北・南東部内陸
鹿角鹿角市
湯瀬鹿角市
八幡平仙北市
田沢湖仙北市
角館大仙市
大曲横手由利本荘市
東由利湯沢湯沢市
湯ノ岱
平均
気温
(℃)最暖月22.8
(8月)22.1
(8月)19.9
(8月)23.0
(8月)24.0
(8月)24.0
(8月)24.4
(8月)23.7
(8月)23.7
(8月)22.4
(8月)
最寒月-3.1
(1月)-3.0
(2月)-5.1
(1月)-3.0
(1月)-2.0
(1月)-2.0
(1月)-1.8
(1月)-1.4
(1月)-1.8
(1月)-2.4
(1月)
降水量
(mm)最多月165.8
(7月)167.0
(8月)209.8
(8月)266.8
(7月)234.4
(7月)187.2
(11月)167.8
(12月)251.4
(12月)172.2
(8月)214.8
(8月)
最少月58.9
(2月)72.8
(3月)94.0
(2月)94.2
(2月)120.5