Tuy nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm nhưng vì địa hình cao, lại có nhiều dãy núi hình cánh cung mở ra ở phía bắc, chụm đầu về Tam Đảo, vào mùa Đông có gió Bắc thổi mạnh, rất lạnh, còn mùa hè mát mẻ, do đó vùng này có khí hậu cận nhiệt ẩm. Vùng núi ở Lào Cai, Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn có thể có lúc nhiệt độ xuống dưới 0°C và có băng giá, đôi khi có tuyết rơi. Các vùng ở đuôi các dãy núi cánh cung cũng rất lạnh do gió. Nhà thơ Tố Hữu trong bài "Phá đường" từng nhắc đến cái rét ở đây: "Rét Thái Nguyên rét về Yên Thế".

Về mặt hành chính, vùng Đông Bắc hiện nay gồm 9 tỉnh với diện tích trên 5,661 triệu ha (tỷ lệ 8,9% so với tổng diện tích cả nước) với 9.140.142 dân (tỷ lệ 15,2% so với tổng dân số cả nước), bình quân khoảng 170 người trên 1 cây số vuông.