Область расположена на севере Восточно-Европейской равнины. Входит в состав Северного региона (№1 гос. реестра).
Климат области умеренно континентальный, на северо-западе — морской, на северо-востоке — субарктический. Характерны прохладное лето и продолжительная холодная зима, частая смена воздушных масс, поступающих из Арктики и средних широт. Погода крайне неустойчива. На входящих в состав области архипелагах Земля Франца-Иосифа и Новая Земля климат арктический.
Зима холодная, с устойчивыми морозами. Средняя температура января от −12 °C на юго-западе до −18 °C на северо-востоке. Лето короткое и прохладное. Средние температуры июля от 16—17,6 °C на юге области до 8—10 °C на севере. Вегетационный период от 50—60 дней на севере до 150—155 дней на юге области. Осадков выпадает от 400 до 600 миллиметров в год. На побережье Белого моря частые туманы (до 60 дней в году). На северо-востоке области распространена многолетняя мерзлота.
Города: Архангельск, Вельск, Каргополь, Коряжма, Котлас, Мезень, Мирный, Новодвинск, Няндома, Онега, Северодвинск, Сольвычегодск, Шенкурск