Зимой в Тамбовской области преобладает умеренно морозная погода с температурой – 4ºC …– 12ºC, типичная для континентального умеренного воздуха: без ветра или с умеренными ветрами южного и юго-западными направлений. С вторжением масс тёплого атлантического воздуха, приносимого циклонами, погода меняется: повышается температура, увеличивается облачность, выпадает снег или дождь. В первые фазы зимы снежный покров в отдельные годы разрушается. При оттепелях снежный покров уплотняется, оседает. Длительные оттепели способствуют образованию ледяных корок, губительно действуют на озимые культуры.

Зачастую после оттепелей на территорию Притамбовья вторгается холодный арктический воздух. С ним, при дальнейшем выхолаживании территории, связано установление значительно морозной и сильно морозной погоды. В данные периоды давление резко повышается, и температура падает иногда до – 35ºC …– 40ºC.

Таким образом, Тамбовский регион попадает попеременно то под влияние холодных масс воздуха, поступающих из Арктики и отрога Сибирского антициклона, то под влияние тёплых и влажных масс Атлантики, в результате чего складывается температурный режим, облачность, осадки, мощность снегового покрова и типы погод.

Средняя температура января в районе города Тамбова составляет – 10,8ºC …– 11ºC. Абсолютный температурный минимум в Тамбове – 39ºC (в области – 43ºC). Максимальное промерзание слоёв почвы составляет 132 см. За весь холодный период на Тамбовщине выпадает порядка 140 мм осадков. В отдельные редкие годы высота снежного покрова местами достигает одного метра и более. Именно количество снега, быстрота его таяния и испарения весной в основном определяют высоту и характер половодья.

В зимний период к неблагоприятным явлениям тамбовской зимы относятся метели, сильные ветры, гололёд, низкие температуры при бесснежье. Во время метелей снег с открытых мест переносится в балки и овраги и вызывает залегание снежного покрова. Среднее число дней с метелями за зиму составляет от 25 до 29, а наибольшее – 63 дня.