Greenland thuộc khu vực khí hậu Bắc cực. Nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất trong năm không vượt quá +10 °C. Có sự cách biệt về khí hậu giữa miền Bắc và miền Nam, và giữa các vùng bờ biển với vùng sâu trong nội địa. Biển khơi cũng tác động tới khí hậu, làm cho không khí mùa hè mát hơn, trong khi mùa đông lại ấm hơn. Bởi vậy, ở dọc bờ biển phía Nam thì mùa đông ấm hơn và mùa hè mát hơn, trong khi ở dọc bờ biển phía Bắc thì mùa hè mát và mùa đông lạnh.

Nếu so sánh nhiệt độ ở Sisimiut nằm ở bờ biển, với nhiệt độ ở Kangerlussuaq nằm trong đất liền cách bờ biển 150 km, ở cùng một vĩ độ, thì có sự chênh lệch khá lớn. Vào tháng 1 năm 2003, nhiệt độ trung bình ở Sisimiut là -7,2 °C, ở Kangerlussuaq là -12,4 °C. Vào tháng 7 năm 2003, nhiệt độ trung bình ở Sisimiut là +7,1 °C, ở Kangerlussuaq là +11,4 °C.

Lượng nước mưa và tuyết rơi cũng rất khác biệt. Ở miền Nam, lượng mưa rơi hàng năm từ khoảng 800 mm tới 1.400 mm. Xa hơn về phía Bắc và sâu vào nội địa thì lượng mưa giảm đáng kể. Ở các vùng này, lượng mưa hàng năm dưới 200 mm, trong khi ở một vài nơi cá biệt như Peary Land thì lượng mưa không đáng kể, và khu vực đó có thể được gọi là sa mạc Bắc cực.

Độ dài của ngày cũng khác nhau trên nhiều địa phương, tùy theo mùa. Nanortalik ở miền Nam và Nuuk ở miền Trung, nằm ở phía nam của Vòng cực (polar circle), không có Ban ngày vùng cực (midnight sun) và Ban đêm vùng cực (polar night). Càng lên xa hơn về phía Bắc thì có 2 thời kỳ. Ở Ilulissat, phía bắc của Vòng Bắc Cực, có thời gian khoảng 2 tháng có Mặt trời nửa đêm, ở Upernavik có 3 tháng và ở Qaanaaq có Mặt Trời nửa đêm gần 4 tháng