Карпаты расположены на востоке Средней Европы, у границы Западной Европы с Восточной. Поэтому они в гораздо большей степени, чем другие области Средней Европы, подвержены воздействиям субполярных континентальных воздушных масс, приходящих с северо-востока и востока. Кроме того, Карпаты значительно удалены от Атлантического океана и заслонены от него Альпами, Динарскими горами и Богемским массивом, перехватывающими главную массу влаги, приносимой морскими воздушными массами.
В связи с этим Карпаты, по сравнению с Альпами, имеют климат более континентальный, с менее обильными и не столь частыми осадками. С другой стороны, крупные размеры и значительная высота Карпатского горного поднятия делают его всё же своего рода влажным островом среди окружающих гораздо более сухих равнин. Континентальность и сухость климата в Карпатах отчётливо выражены в замкнутых котловинах, а также на нижних склонах гор и в предгорьях, в особенности в южной половине горной системы. Предгорья Южных Карпат отличаются жарким летом, при умеренно холодной зиме. Континентальность и суровость климата в горной полосе более всего проявляется в холодной зиме и в устойчивом зимнем снеговом покрове, длительность и высота которого увеличиваются с поднятием в горы. На самых высоких хребтах и вершинах снег иногда остаётся и в летние месяцы, но ледников в Карпатах нет.
Область Карпат лежит в пределах средних январских температур от —2 до —4° (на уровне моря) и средних июльских от 20° до 22° (на уровне моря). В замкнутых котловинах и горных долинах зимой часто наблюдаются значительные инверсии температур, с заметным повышением последних при поднятии в горы (конечно, до известной высоты). Так, например, в районе Марамарош, в верховье Тиссы, средняя января на абсолютной высоте всего лишь 250 м равна —6°, на 410 м —3,8°, на 886 м —5,9°. Город Брашов на абсолютной высоте 592 м, в глубокой обширной горной котловине между Восточными и Южными Карпатами, имеет среднюю января —6° и считается самым холодным городом в Румынии.
Сравнительно холодной зимой при общей заметно выраженной континентальности и сухости климата отличается весь замкнутый Трансильванский бассейн. Город Клуж у восточного края Бихора, на верхнем течении Самоша, на абсолютной высоте 363 м имеет среднюю января —5,4°, среднюю июля 18,6°, среднее годовое количество осадков 620 мм. Точно так же довольно суровыми зимами отличаются глубокие котловины внутреннего пояса гор северо-западных Карпат. В Липтовской и Спишской котловинах у подножия Татры, лежащих на высоте более 600 м, снег держится всю зиму до марта, уборка хлеба происходит на 1,5 месяца позже, чем на Средне-Дунайской равнине.
Количество атмосферных осадков значительно варьирует в различных районах Карпат, как правило, увеличиваясь с высотой. Наибольшие средние годовые суммы осадков превосходят 1200 мм, будучи характерны для высоких массивов Южных Карпат, западного Бихора, гор, поднимающихся над истоками Тиссы, а также наиболее высоких участков Словако-Польских Карпат — Высокой Татры и Западных Бескид. Остальная часть горного вала Карпат чаще всего получает от 800 до 1000 мм годовых осадков, местами более; нижние склоны гор и котловины обычно имеют от 600 до 800 мм. Сюда относится и впадина Трансильванского бассейна, центральный участок которой получает за год менее 600 мм.
Количество крупных рек, берущих начало в Карпатах, намного уступает Альпам, так же как полноводность этих рек и значение их для стран Западной Европы. Реки Карпат не имеют ледникового питания, и потому здесь отсутствуют водотоки с альпийским режимом стока. Вообще реки Карпат более однородны по своему режиму, чем реки Альп. Для них в особенности характерно резкое повышение уровня весной и в начале лета, более всего в апреле и мае, когда происходит таяние снега в горах. В это время реки становятся полноводными, бурными и стремительно несутся вниз, вынося в предгорья и на равнину много мелкой и крупной гальки, иногда вызывая наводнения, срывая мосты и разрушая дороги. Разливы бывают особенно интенсивны, если весеннее таяние снега сочетается с обычными для этого же времени сильными дождями. Уже в июне уровень рек заметно снижается, но всё же водоносность их остаётся значительной летом и осенью, благодаря дождям и грунтовым водам; минимум стока у всех рек бывает зимой.
Быстрота течения и бурный горный характер рек Карпат находится в зависимости от недавних молодых поднятий гор. Так как поднятия особенно значительны были в Южных Карпатах, то именно здесь и наблюдаются наиболее стремительные водотоки с максимально резкими паводками. Этому содействует также характер горных пород и большая протяжённость мощного кристаллического вала Южных Карпат. Флишевые толщи легче размываются, и реки, пересекая их, имеют обычно не слишком резкие уклоны и перепады. Водопады в Карпатах редки и не характерны, что объясняется незначительной обработкой гор четвертичными оледенениями; высоких устьевых уступов, подобных альпийским, в Карпатах нет. Это же обстоятельство неблагоприятно для использования водной энергии в промышленных целях; запасы водной энергии в Карпатах намного уступают альпийским и, кроме того, являются ещё очень мало освоенными.
Из крупных рек в Карпатах берут начало Висла на Высокой Татре, Тисса в высоко поднятой части горного вала в районе, пограничном между Украинскими и Восточными Карпатами; в этом же районе начинаются реки Прут и Серет, а несколько севернее находятся истоки Днестра. Следует отметить ещё реки Марош и Олтул, берущие начало на западном склоне Восточных Карпат.
Сколько-нибудь значительных озёр в Карпатах нет. Есть лишь мелкие каровые озёра на самых высоких горных массивах, подвергавшихся оледенениям.
Почвенный покров Карпат принадлежит главным образом к типу горных подзолистых почв под хвойными и, частью, смешанными лесами и к лесным бурозёмам под буковыми и, частью, дубовыми лесами. В котловинах южного склона Северо-Западных Карпат и в Трансильванском бассейне развиты также плодородные тёмноцветные почвы лесостепного типа на лёссовых грунтах. В более высокой полосе гор и на крутых склонах почвы обычно носят щебенчатый скелетный характер.
Растительный покров на Карпатах обнаруживает много общих черт с Альпами, но в то же время и ряд существенных отличий. В целом он является гораздо более однородным; господствует в Карпатах лесная зона — ландшафт средневысотных гор, покрытых могучими густыми лесами, хорошо сохранившимися, в особенности в средней полосе склонов. Сохранности лесов именно в этой полосе способствовали характерные черты Карпатского рельефа. Горы были сильно сглажены речным размывом, частью пенепленизированы. Затем они подверглись резким молодым поднятиям, вызвавшим оживление речной эрозии, при наибольшей крутизне и глубине расчленённости именно средних склонов гор. Наверху ещё довольно широко распространены сглаженные древние поверхности денудации; полоса нижних склонов и предгорий с широкими террасами рек, а частью и водоразделов, также отличается преобладанием мягких склонов. Наличие обширных пологих поверхностей наверху гор, покрытых горными лугами, содействовало повсеместному развитию в Карпатах пастбищного животноводства.
Интересная особенность распределения населения и хозяйства в Карпатах — очень большая плотность в предгорьях и котловинах и очень малая населённость гор. Верхняя граница населённых пунктов в Карпатах значительно ниже, чем в Альпах. В среднем эта граница не превышаем 750 м, лишь очень немногие селения заходят выше 1300 м. Наибольшей дикостью, трудной доступностью и редкостью населения выделяется расчленённая глубокими долинами, покрытая густыми лесами полоса от 900 до 1500 м. Часто она бывает значительно снижена, залегая иногда от 700 до 1200 м. Выше следует пояс горных кустарников и лугов — зона пастбищ, где летом царит оживление: множество пастухов с большими стадами крупного и мелкого рогатого скота. В связи с широким распространением горного животноводства, верхняя граница леса во многих местах сильно снижена вырубкой, выжиганием и пастьбой скота. Это искусственное снижение лесной границы на Карпатах выражено ещё более заметно, чем в Альпах. Характерно оно для южных и средних Карпат, в меньшей степени —для северо-западных, где горных лугов меньше и пастбищное животноводство сравнительно мало развито. Повсюду, однако, леса покрывают горы, господствуя на высотах от 600 до 1500 м.
Карпатские леса на больших протяжениях отличаются замечательно выраженной однородностью основных формаций, изменяющихся лишь в пределах немногих высотных зон. Как и другие среднеевропейские горы, Карпаты являются в современную геологическую эпоху ареной борьбы двух групп лесных формаций — таёжной, представленной более всего еловыми лесами, и широколистной с господством бука. Хвойные леса Карпат, как и всей Средней и Северной Европы, несомненно имеют североазиатское происхождение и укоренились тут в течение ледниковых эпох. Об этом свидетельствует большое количество типичных таёжных растений; некоторые из них находятся в стадии угасания, являясь реликтами ледникового времени. Таёжная флора в послеледниковое время должна была сильно сократиться за счёт как бы стремящихся вернуть себе потерянные позиции более теплолюбивых среднеевропейских лиственных лесов, дубовых и буковых.
Дубовые и буковые леса господствуют в Южных Карпатах и на юго-западных склонах всей горной системы, оттесняя здесь еловые леса в более или менее узкую верхнюю лесную зону. Еловые леса преобладают в Северо-Западных Карпатах и широко представлены в верхней лесной полосе всего флишевого пояса, заходя на северо-восточных склонах гор далеко вниз и смешиваясь здесь с широколистными лесами. Из других хвойных, кроме европейской ели (Picea excelsa), в Карпатах значительное распространение имеет пихта (Abies alba), обычно держащаяся ниже ели, чаще всего в виде примеси к буковым лесам, но также и к еловым. В более сухих каменистых участках гор нередки сосновые леса из северной сосны. Европейская лиственница (Larix europea) и кедровая сосна (Pinus Cembra) растут как в Альпах, так и в Карпатах, но здесь гораздо реже. Кедровая сосна и лиственница встречаются здесь в верхней лесной зоне, ближе к верхней границе леса; сокращение этой зоны за счёт лугов и пастбищ содействовало гибели кедровой и лиственничной формаций, сохранившихся лишь незначительными клочками. Широкое распространение на Карпатах, в особенности в южной половине горной системы, в субальпийском поясе имеет кустарниковая горная сосна (Pinus montana). Она имеет на Карпатах важное ландшафтное значение, образуя особый высотный пояс выше границы леса.
Вертикальная зональность растительного покрова выражена в Карпатах в основном сходно с Альпами, отличаясь, однако, полным отсутствием вечнозелёной средиземноморской флоры и несравненно меньшим развитием высокогорного альпийского пояса. Типичная травяная субальпийская и альпийская флора Карпат богата видами, имеющими много общего с альпийскими, но она отличается гораздо более ограниченным островным распространением, приурочиваясь к самым высоким горным хребтам и вершинам; лучше всего она представлена в Южных Карпатах и на Высокой Татре.
Нижний пояс — предгорий и нижних склонов гор — лежит в пределах от 200 до 500 м (над уровнем моря), иногда подымаясь и выше (до 600—800 м). Этот пояс соответствует нижнему «культурному» поясу Альп, будучи точно так же и здесь наиболее освоенным и изменённым деятельностью человека. В природном ландшафте эта зона менее разнообразна, чем в Альпах, но всё же значительно различается по районам; в особенности различна она в северо-западной и юго-восточной областях Карпат.
Предгорья Бескид покрыты преимущественно буковым лесом, с которым чередуется еловый лес, всецело господствующий выше в горах. В предгорьях Словацких Карпат распространены дубовые леса с преобладанием зимнего и летнего дуба. Для нижней полосы Южных Карпат типичен комплекс «иллирийской» флоры, с рядом южных и ксерофитиых форм, как некоторые виды дуба (Quercus Cerris, Q. pubescens), серебристая липа (Tilia argentea), грецкий орех (Iuglans regia), каштан, южный ясень (Fraxinus ornus), дикий виноград, лесная лилия. Для предгорий Южных Карпат, Бихора и Трансильванского бассейна типично более или менее значительное проникновение степных растений из соседних придунайских низменностей. В общем наиболее распространены в пределах нижнего пояса Карпат дубовые леса, выраженные в разнообразных ассоциациях.
Второй пояс — горных лесов — лежит по преимуществу в пределах от 600 до 1500 м. Этот пояс занимает главную площадь Карпат, являясь для ландшафтов Карпатских гор самым характерным. Он разделяется на две главные зоны: нижнюю зону с господством буковых лесов, верхнюю — хвойных лесов с господством ели.
Высотные границы этих зон довольно сильно варьируют, в зависимости от района, экспозиции склона и местных условий. В Бескидах особенно широко выражена зона еловых лесов; буковая зона сильно сужена и часто смешивается с еловой, сюда же примешивается пихта и некоторые широколистные деревья; в верхней полосе — чистые еловые леса. На склонах Высокой Татры буковый лес имеет большее ландшафтное значение, но всё же уступает по значению еловому лесу. К буку примешивается пихта. В верхней лесной полосе нередки луга, а по берегам речек заросли карпатской берёзы (Betula carpathica) и силезской ивы (Salix silesiaca). В Словацких Рудных горах есть сосновые леса, но преобладает густой буковый лес с примесью пихты, горного клёна и ильма; выше идут еловые леса. В южной краевой полосе Словацких Карпат распространены главным образом дубовые и буковые леса.
В Восточных Карпатах в горах широко представлены еловые леса; буковый лес преобладает на западных склонах гор, где он подымается до высоты около 1300 м; выше следует ель (до высоты 1600—1700 м). В горном Бихоре на высотах до 800 м развиты дубовые леса с преобладанием зимнего дуба, с примесью пушистого дуба и Quercus Cerris. Далее следуют буковые леса с верхней границей около 1400 м, затем — еловые до 1650 м.
На склонах Южных Карпат распространены густые, могучие буковые леса, к которым примешиваются зимний дуб, дикая яблоня, лесной орех, граб, полевой клён, а выше 1000 м — пихта. На высоте около 1200—1300 м появляется ель, получающая господство около 1450 м и доходящая вверх до 1700—1800 м. В пределах лесного пояса Карпат нередко встречаются заболоченные участки с рядом растений северного типа, частью являющихся реликтами ледниковых эпох.
Верхняя граница леса заметно повышается в южной половине Карпат по сравнению с северной. В Северо-Западных Карпатах она проходит в среднем на высоте 1400—1500 м, в Южных Карпатах на высоте 1700—1800 м. Как уже отмечалось, эта естественная граница во многих местах бывает искусственно снижена.
Субальпийский пояс Карпат представляет отчётливо выраженную ландшафтную зону, характеризующуюся чередованием кустарниковых зарослей и горных лугов. В особенности типичны кустарниковые заросли горной сосны (Pinas montana), постоянным спутником которой бывает карликовый можжевельник (Iuniperus nana). В южной половине Карпат для этой зоиы типичны также кустарники зелёной ольхи (Alnus viridis) и миртолистного рододендрона (Rhododendron myrthifolium); оба они отсутствуют в северо-западных Карпатах. Во всём поясе распространены мелкие ягодные кустарнички черники, брусники и голубики, а также обильная травяная луговая флора. Интересны как ледниковые реликты полукустарничковые виды ивы Salix herbacea, retusa, Iaquini. Субальпийский пояс на Высокой Татре залегает в пределах от 1500 до 1800 м, в Восточных и Южных Карпатах в среднем от 1800 до 2200 м.
Ещё выше находятся альпийские лужайки, «ковры» и «матты», чередующиеся с каменистыми осыпями и скалами, к которым приурочена своеобразная низкотравная альпийская флора. В особенности богата видами растений и отличается довольно пышным развитием скалистая и луговая флора субальпийского и альпийского пояса на известняковых массивах и гребнях. Более дикий и обнажённый вид имеют обычно гранитные скалистые вершины. Известняки, впрочем, также часто образуют голые отвесные утёсы, выделяющиеся своим светлым цветом.
Высокая Татра отличается резкой расчленённостью своих каровых гребней и цирков, с преобладанием скалистых участков и сравнительно малым развитием злаковых лужаек. Более богата здесь флора скал и осыпей с многочисленными видами камнеломок, мятликом, полевицей, примулой, Cerastium alpinum и latifolium, Alsine sedoides и др. Для снеговых лужаек характерны Ioydia serotina, Polygonum viviparum, Cerastium trigynum, Arenaria multicaulis, Ranunculus glacialis и pygmaeus, Saxifraga carpathica, Viola biflora, Soldanella hungarica.
Большим количеством видов растений с рядом эндемичных обладают субальпийские и альпийские луга, лужайки, осыпи и скалы Южных Карпат. Характерны осоковые альпийские «матты» с Carex pyrenaica, dacica, curvula, с анемонами (Anemone alba, narcissiflora), генцианами (Gentiana frigida), Hieracium alpinum и многими другими. На осыпях и скалах растут карликовые виды ивы (Salix herbacea и др.), Poa laxa, Agrostis rupestris, камнеломки, Soldanella pusilla, виды вероники и др.
В густых малонаселённых лесах Карпат сохранился ещё богатый животный мир с многочисленными представителями таёжной и западноевропейской фауны и с рядом проникших сюда из Балкан южных форм. Здесь ещё часто встречаются бурый медведь, волк и рысь, водятся европейская косуля и дикий кабан, много белок и лисиц, есть дикая кошка и куница-белодушка, наряду с северной лаской и горностаем; из птиц распространены глухарь, рябчик, тетерев, чёрный дятел и др.