A Carolina do Norte toca a Carolina do Sul ao sul, a Geórgia ao sudoeste, o Tennessee ao oeste, a Virgínia ao norte, e o Oceano Atlântico ao leste. O estado está dividido em três áreas geográficas distintas, as planícies costeiras a leste, a região central do Piemonte, e as cadeias montanhosas de Appalachia a oeste. A costa leste do estado é ladeada por uma série de ilhas de barreira conhecidas como The Outer Banks.
A Carolina do Norte é conhecida por suas variações climáticas nas diversas regiões geográficas do estado.
Planície Costeira (Carolina do Norte Oriental)
A parte oriental do estado é tocada pelo Oceano Atlântico, e geralmente tem temperaturas agradáveis durante todo o ano, com a média das altas temperaturas no verão geralmente não acima de 90 °F no verão e não abaixo de 40 °F no inverno. No entanto, pode ficar tão quente quanto os baixos 100s °F e tão frio quanto 20 °F. Na maioria dos anos, há menos de um centímetro de neve e alguns anos passam sem neve alguma. A planície costeira geralmente recebe uma tempestade tropical a cada 3 ou 4 anos.
Piemonte (Carolina do Norte Central)
A temperatura média normalmente não ultrapassa 90 °F na maioria das partes do Piemonte no verão, mas pode ultrapassar 100 °F quando há uma onda de calor. Pellets de gelo e chuva gelada são normais nesta parte da Carolina do Norte, mas as cadeias montanhosas protegem o Piemonte do pior tempo do inverno. A neve nesta região raramente dura mais de 48 horas antes de derreter. Tornados fracos são freqüentemente vistos no Piemonte, mas apenas 140 pessoas morreram devido a tornados de 1950-2012 em todo o estado.
Montanhas (Carolina do Norte Ocidental)
A temperatura média quase nunca vai acima de 80 °F no verão e geralmente está na faixa alta dos 30 ou baixa dos 40 no inverno na região montanhosa da Carolina do Norte. Cerca de 14 a 20 polegadas de neve caem a cada ano, com algumas das elevações mais altas chegando a 50 polegadas a cada inverno. A parte mais úmida das montanhas recebe 90 centímetros de chuva.