Klimat Na terenie regionu panuje klimat umiarkowany ciepły typu kontynentalnego. Charakteryzuje się on ciepłym latem i chłodną zimą. Średnia temperatura stycznia to ok. (zależnie od rejonu) –11,5 °C, zaś lipca ok. +20 °C. Najwyższa zanotowana w stolicy regionu – Tambowie temperatura to +38 °C, zaś najniższa – –37 °C. Średnia temperatura roczna to +5,1 °C.
Okres wegetacyjny trwa średnio 189 dni. W regionie istnieje dość duże zróżnicowanie jeśli chodzi o poziom opadów; ich wielkość waha się od 350 do 700 mm/rok; zdecydowana większość tej liczby przypada na ciepła połowę roku.
Dominują wiatry południowe i południowo-zachodnie, rzadziej północno-zachodnie. Ich średnia prędkość to 3,4 m/s.
Średnia roczna wilgotność powietrza – 75%.
Hydrografia thumb|rzeka Cna Przez teren obwodu płynie 1398 rzek i strumieni, spośród których tylko 8 ma więcej niż 100 km długości. Rzeki te należą do zlewisk Morza Czarnego (za pośrednictwem rzek wpadających do Donu) i Morza Kaspijskiego (poprzez dopływy Wołgi, zaś łączna długość wszystkich cieków wodnych na terenie obwodu wynosi 9111 km. Najważniejszymi rzekami są: należąca do dorzecza Wołgi Cna, oraz – należące do dorzecza Donu – Worona, Bitiug, Woroneż i Sawała. Do sieci hydrologicznej obwodu należy także ok. 900 sztucznych zbiorników wodnych, w których średnio zgromadzonych jest ok.