Mientras que la pérdida del hábitat ha creado problemas a los animales nativos como la marta, el ciervo, el reno y el lince rojo, el estado contiene la mayor población de la nación de lobos grises si no contamos a Alaska y alberga poblaciones considerables de alces y ciervos de cola blanca.

Localizado en la ruta migratoria del Mississippi el estado cuenta con poblaciones de aves acuáticas migratorias como ocas y patos, así como pájaros de caza como urogallos, faisanes, y pavos. Los lagos de Minnesota están llenos de peces como walleyes, percas, lucios y lucios norteamericanos. Los riachuelos del sureste están poblados de truchas de arroyo, truchas comunes y truchas arco iris.

Minnesota posee un clima templado continental, con inviernos muy fríos y veranos cálidos, y relativamente inestable, donde las condiciones climáticas pueden cambiar repentinamente en un corto período de tiempo. El clima de Minnesota es típico de su localización continental, de sus altas latitudes, y de su terreno poco accidentado, que permite el rápido movimiento de corrientes de aire venidas de cualquier dirección a lo largo del estado. En general, las temperaturas del estado aumentan a medida en que se viaja en dirección sur. Sin embargo, la mayor parte del nordeste del Estado posee temperaturas más bajas que el noroeste, a causa de su mayor altitud media. Por su parte, el litoral de Minnesota a lo largo del Lago Superior tiene inviernos y veranos más suaves que las otras regiones del estado.

Minnesota es conocido nacionalmente por su invierno riguroso. International Falls, localizado en el extremo norte del Estado, registra las menores temperaturas de cualquier ciudad americana localizada en los 48 estados contiguos. En invierno, la temperatura media del sur de Minnesota es de -11°C, mientras que la región norte tiene una temperatura media menor de -19°C. La media de las mínimas en el sur es de -14°C, y en el norte, de -21°C. La media de las máximas es de -3°C en el sur y de -8°C en el norte. La menor temperatura registrada en Minnesota fue de -51°C, en Tower, el 2 de febrero de 1996.

En verano, la temperatura media del sur es de 23°C, y del norte, de 19°C. La media de las mínimas es de 17°C en el sur y de 9°C en el norte. La media de las máximas es de 28°C en el sur y de 26°C en el norte. La temperatura más alta registrada en Minnesota fue de 46°C, registrada en Beardsley, el 29 de julio de 1917, y en Moorhead, el 6 de julio de 1936.

La tasa de precipitación media anual de lluvia de Minnesota aumenta a medida en que se viaja en dirección al este. La región oeste de Minnesota recibe menos de 50 centímetros anuales de lluvia por año, mientras que la región este recibe más de 80 centímetros. La tasa de precipitación de nieve, por su parte, aumenta a medida en que se viaja en dirección al norte. El sur de Minnesota recibe cerca de 50 centímetros anuales de nieve por año, mientras que el norte recibe aproximadamente 180 centímetros anuales.

Minnesota es uno de los estados más cubiertos por el agua de los Estados Unidos. Su apodo, La Tierra de los 10.000 Lagos, no es ninguna exageración: cuenta con 11.842 lagos de más de 10 acres (40.500 m²). El mayor lago localizado dentro de Minnesota es el Lago Red, con sus 1.100 km². El porcentaje del área ocupada por agua del estado es de cerca del 5% de su superficie total. Si contamos la parte del Lago Superior perteneciente a Minnesota (el mayor y más profundo cuerpo de agua del estado) este porcentaje aumenta al 8,4%.

Minnesota tiene 6.564 ríos y riachuelos naturales, que suman una longitud total de 111.000 kilómetros. El río más largo de EE.UU. y el tercero mayor del mundo, el Mississippi, empieza su viaje de 6.270 km en el Lago Itasca, en el norte de Minnesota. Se une al río Minnesota a la altura de Fort Snelling, y al sureste con muchos riachuelos de truchas. El Río Rojo del Norte, en el lecho del glacial Lago Agassiz, drena la parte noroccidental del estado hacia el norte, para desembocar en el lago Winnipeg, en Canadá.

La cuenca hidrográfica del Mississippi cubre cerca del 57% de la superficie del estado, seguida de la del Río Rojo, con un 30%. Por su parte, los ríos que desembocan en el Lago Superior, todos localizados en el extremo nordeste de Minnesota, cubren los 13% restantes del Estado.

Minnesota alberga muchas zonas verdes. El estado tiene 71 parques estatales, 53 bosques estatales, dos bosques nacionales y muchas otras reservas y parques regionales. El Boundary Waters Canoe Area Wilderness se localiza en la frontera nordeste del estado, y el Itasca State Park, el nacimiento oficial del río Mississippi, se localiza en la sección noroeste del estado. El Departamento de Recursos Naturales de Minnesota es el encargado de gestionar los parques y bosques estatales.

Las áreas  son:

Grand Portage National Monument en Grand Portage

Mississippi National River and Recreation Area, dentro de las Ciudades Gemelas

North Country National Scenic Trail

Pipestone National Monument en Pipestone

Voyageurs National Park