Климат умеренный, преимущественно континентальный, значительно более тёплый и мягкий, чем в прилегающих восточных областях РСФСР. Наряду с усилением континентальности климата с З. на В. наблюдается широтная зональность: с С. на Ю. увеличивается разница между летними и зимними температурами, уменьшаются толщина и продолжительность снегового покрова, количество осадков и относительная влажность. Средние температуры января изменяются от —7° до —8 °С на С.-В. до 2—4 °С на Южном берегу Крыма; июля от 18—19 °С на С.-З. до 23—24 °С на Ю.-В. Продолжительность безморозного периода колеблется от 150—160 дней на С. до 200—210 дней на Ю. и до 270 дней на Южном берегу Крыма. Ветры меняются по сезонам года: зимой в северной половине республики преобладают западные ветры, приносящие влагу, в южной — северо-восточные и восточные сухие и холодные. Летом наиболее часты северо-западные ветры; однако в южной половине нередки также восточные и юго-восточные ветры, иногда суховеи. Годовое количество осадков изменяется от 600—700 мм на С.-3. до 300 мм на Ю.-В., в горах Крыма выпадает 1000—1200 мм, на Украинских Карпатах до 1200—1600 мм; максимум осадков приходится на большую часть республики преимущественно на весенние и летние месяцы. На Ю., в стенной зоне, увлажнение недостаточное и в отдельные годы бывают засухи.

  Внутренние воды. Общая протяжённость речной сети около 170 тыс. км. Наибольшей величины густота речной сети достигает в Украинских Карпатах, на Донецком кряже и на З. Полесья. Из 22523 рек длиной более 4 км 117 рек имеют длину 100 и более км. Большинство рек республики принадлежит бассейнам Чёрного и Азовского морей и только около 4% территории имеет сток в Балтийское море. Важнейшая водная артерия — Днепр с притоками: Припять, Десна, Тетерев, Рось, Суда, Псёл, Ворскла и др. Днепр пересекает всю территорию У. с С. на Ю. и делит её на 2 части — Правобережную и Левобережную; его бассейн охватывает северную и центральную части (около 50% всей территории). Юго-Западные склоны Среднерусской возвышенности и северные Донецкого кряжа принадлежат бассейну правого притока Дона — р. Северский Донец; с южных склонов кряжа небольшие реки стекают в Азовское море. Реки З. и Ю.-З. республики относятся к бассейну Южного Буга и Днестра. Закарпатье орошается верховьями р. Тисы (левого притока Дуная). На территории Черновицкой области берёт начало р. Прут. На крайнем Ю.-З., по границе с Румынией, протекает Дунай (приустьевая часть).

  Реки южной, степной части У. летом частично пересыхают (за исключением главных), а нижнее Левобережье Днепра (к З. от р. Молочной) лишены постоянного стока. В питании равнинных рек основную роль играют талые воды (50—80%), а в горных — преимущественно дождевые воды. Равнинные реки имеют четко выраженное весеннее половодье, низкую летнюю межень, незначительный осенний паводок и низкую зимнюю межень. Средне годовой сток составляет от 1 до 4 л/сек с 1 км². Зимой большинство рек покрывается льдом; продолжительность ледостава в среднем от 2 до 3,5 мес (во время длительных оттепелей реки зимой иногда освобождаются ото льда). Запасы водных ресурсов УССР с учётом воды, поступающей с территорий БССР и РСФСР, составляют около 95 млрд. м³, в том числе подземные воды 3,2 млрд. м³. Крупные реки используются для судоходства; на многих реках (Днепре, Днестре, Южном Буге и др.) имеются ГЭС.

  Для водоснабжения промышленных предприятий и городов созданы каналы: Северский Донец — Донбасс, Днепр — Кривой Рог, строится (1976) Днепр — Донбасс. Действует Северо-Крымский оросительный канал (1-я очередь).

  Озёр более 7 тыс. (площадь от 0,1 км² и выше; общая площадь свыше 2 тыс. км²); наибольшее распространение имеют озёра в поймах Дуная (Ялпуг, Катлабух), Днепра, Десны, Припяти. На побережье Чёрного и Азовского морей расположены озёра Сасык, Шаганы, Алибей и озёра-лиманы — Куяльницкий, Хаджибейский. В Волынском Полесье много карстовых озёр (Свитязское, Пулемецкое и др.). В Украинских Карпатах наиболее значительное озеро Синевир. Имеется более 23 тыс. искусственных прудов и водохранилищ (в том числе Кременчугское площадь 2250 км², Каховское — 2155 км², Киевское — 922 км², Днепродзержинское — 567 км² и др.).

  Почвы. Для равнинной части характерна зональность почвенного покрова. В северной части преобладают различные виды дерново-подзолистых почв, занимающие около 70% общей площади Украинского Полесья; распространены также лугово-болотные и торфяно-болотные почвы. В лесостепной части господствуют различные виды серых лесных почв, оподзоленные и типичные чернозёмы (содержание гумуса до 4—6%), покрывающие более половины её площади. В степной зоне — обыкновенные и южные чернозёмы, а вдоль морского побережья преобладают темно-каштановые почвы (содержание гумуса до 3,5—5%), требующие орошения (особенно на Ю. зоны). В Украинских Карпатах почвенный покров меняется от дерново-подзолистых почв в Предкарпатье до оподзоленных лесных бурозёмов в поясе буковых лесов и горно-луговых и горно-торфянистых на полонинах. В горном Крыму распространены преимущественно бурые лесные и горно-луговые почвы, а на Южном берегу Крыма — красно-бурые и коричневые.

  Растительность. На территории республики насчитывается около 16 тыс. видов растений. Для равнинной части характерна зональность растительного покрова. Северная часть расположена в пределах распространения смешанных лесов; леса здесь занимают около площади. Распространены дубово-сосновые, грабово-дубово-сосновые и дубово-грабовые леса, а также боры на песках. В подлеске растут орешник, черника, брусника и др. Большая площадь Полесья находится под лугами и низинными травянистыми болотами; на северо-западе встречаются верховые сфагновые болота.

  В лесостепной зоне леса занимают около 11% территории, преимущественно на расчленённых водоразделах. Преобладают широколиственные леса из дуба, бука, граба, липы, ясеня, клёна; на песчаных террасах речных долин встречаются сосновые леса. Общая площадь лесного фонда УССР — 9990 тыс. га; в том числе лесопокрытая — 8457 тыс. га, а общие запасы древесины равны 968,4 млн. м³ (1973). Степная растительность занимает ровные части водоразделов и встречается только на отдельных участках; большая часть территории распахана и занята культурной растительностью. Разнотравно-ковыльные и полынно-типчаковые степи сохранились только в заповедниках. На склонах Крымских гор преобладают леса из дуба, бука и сосны, на яйлах — горно-степная растительность, на Южном берегу Крыма — дубово-можжевеловые леса с примесью листопадных и вечнозелёных растений средиземноморского типа (земляничное дерево, дикая фисташка, иглица и др.). Склоны Украинских Карпат до высоты 500—600 м покрыты широколиственными лесами из дуба, граба, клёна и липы; выше — леса из бука с примесью ели и пихты. На наиболее возвышенных, выровненных участках Карпат — заросли кустарников, еловые и сосновые леса, переходящие в высокогорные луга (полонины).

  Животный мир. В лесах Полесья встречаются: медведи, лось, косуля, дикий кабан, волк, лисица, рысь, барсук, белка, 3 вида сонь и др.; из птиц типичны тетерев, рябчик, глухарь, синицы, дятел, иволга. В лесостепной зоне распространены: олень, дикий кабан, волк, куница, хорёк, суслик, хомяк, ёж; из птиц — куропатка серая, сорока, иволга. Для степной зоны характерны: суслики (крапчатый, малый, европейский), тушканчик, хомяк, мышь; различные виды жаворонков, перепел и др. Повсеместен заяц-русак. В Карпатах встречаются медведь, дикий кабан, рысь, лесная кошка. В лесах Горного Крыма и Карпатах обитают европейский олень, косуля. Для селений характерен белый аист. В реках и озёрах водятся: сом, окунь, щука, язь, карась, сазан и др. Промысловые рыбы Чёрного моря — скумбрия, кефаль и др.; Азовского моря — сельдь, хамса, камбала.