Найхолодніший місяць — січень (середня температура на заході області −10 °C, на сході −11 °C). Із приходом арктичного повітря наступають сильні морози (нижче −20 °C), які тривають до 40 днів протягом зими (але звичайно морозні періоди набагато менш тривалі); в окремі роки морози досягали −45 °C (абсолютний мінімум температур був відзначений у Наро-Фомінську — −54 °C). Узимку (особливо в грудні й лютому) часті відлиги, що викликаються атлантичними й (рідше) середземноморськими циклонами; вони, як правило, нетривалі, середня тривалість їх 4 дні, загальне число з листопада по березень — до п'ятдесяти.