В течение XV века летописцами отмечено более 150 редкостных природных явлений. Правда, большинство из них носило местный характер. И великие дожди, и великая сухмень, и великие морозы, как правило, обрушивались то на Псковскую, то на Новгородскую, то на Московскую землю. Они обусловили более 40 голодных лет, из них 15 были особенно тяжёлыми. Чаще всего шли продолжительные дожди. 21 раз за столетие они причиняли большой ущерб озимым и яровым посевам. Нередко не давали возможности убрать хлеб и посеять озимые. В 13 случаях посевы погибли из-за возврата холодов либо в начале, либо в конце лета.
В 1406 году случилась небывалая буря: «Того же лета по Петровдни в Новгородской волости Нижняго бысть буря велика, а в тот час изыде человек на поле и вседе на конь вспряжен с колесницею, и взят ветр с конём и с колесницею аки бурею носим, ако в трусе и в вихре страши, донде же невидим бысть, и на другий день обретоша колесницу его на древе, висящу на верее высока древа и то на друзей стране великия реки Волги; коня же кроме колесница мертва лежаща познаша; человек же без вести: не вед, камо ся деле».
В 1420 году в середине сентября трое суток шёл снег. Ударили морозы, и долго держалась стужа великая, которая сменилась оттепелью. «В лето 6928 бысть мор силён на Костроме и в Ярославли и в Галиче, на Плёсе… и тако вымроша, яко и жита б и жати некомоу, а снег паде на Никитин день и иде три дни и три нощи, паде его на 4 пяди и потом сиде и потом мало кто что ежа; и бысть глад по мору».
Группировки чрезвычайных природных явлений в этом веке наблюдаются, можно сказать, во всех десятилетиях.
XVI век по климатическим условиям очень похож на предыдущий. Летописцы отмечают 20 засух, 23 дождливых периода, 13 случаев возврата холодов весной, летом и ранней осенью, 22 жестоких и 8 мягких зим, 5 градобитий, 6 высоких половодий.
Во время засухи 1508 года в Великом Новгороде сгорело 3315 душ и «бог весть сколько истопло людей», искавших спасения от огня в Волхове. Дожди летом 1516 и 1518 годов привели к гибели посевов ржи и жита. Особенно большая потеря урожая связана с обильными дождями во время жатвы летом 1557 года. А Заволжье в том же году сильно пострадало оттого, что «мраз весь хлеб побил». По словам летописей, «множество людей изомроша по всем градам». В Великом Устюге «пихту ели и траву и стерво». Спустя пять лет в Новгородской и Псковской землях после очень снежной зимы и многоводной весны наступило холодное дождливое лето с северными ветрами и заморозками. Рожь и яровые не смогли убрать, невозможно было посеять озимые. В последующем, 1563 году, летнее ненастье повторилось. Вслед за дождями, мешавшими уборке, выпал снег в те поры, когда «хлеб в поле не пожат и не обряжен бысть». Многие летописи отмечают голод во всех московских городах и по всей земле русской гибель множества людей.
Стихийные бедствия следовали одно за другим. Дожди сменялись засухами, а засухи — бесконечными ненастьями. К концу 60-х годов XVI века цены на хлеб подскочили в 10 раз. На рубеже 60-х и 70-х годов в Московском государстве по причине чрезвычайно неблагоприятных метеорологических условий наступило «великое разоренье». Народные бедствия усугублялись усилением помещичьей эксплуатации, увеличением податного гнёта и в особенности террором опричнины. Например, Тверская, Псковская и Новгородская земли, которые действительно тяжко страдали от недородов, были несправедливо заподозрены Иваном Грозным в обмане и измене и разгромлены его опричниками. От голода, эпидемии и разгула опричнины в эти годы на Руси погибли сотни тысяч людей, в том числе 10 тысяч в Новгороде и 12 тысяч в Великом Устюге. На XVI столетие приходится 45 голодных лет.
Зима с 1600 на 1601 год была мягкой, под снегом в некоторых областях подопрели озимые. Летом 1601 года в течение 12 недель непрерывно шёл дождь. Затем «рано в лете стали великие морозы». Так записано в Псковских летописях. В других летописях названы даты летних морозов: 28 июля, 15 и 29 августа. 1 сентября (везде старый стиль) выпал снег. Погибли озимые и яровые хлеба и «весь овощь». В первой половине 1602 года цены на рожь подскочили в 6 раз. Летом 1602 года снова ударил мороз и погубил посевы. В 1603 году по сравнению с 1601 годом цены на хлеб подскочили уже в 18 раз. По свидетельству современников, в одной только Москве в 1601–1603 годах от голода погибли 120 тысяч человек. Очевидцы великого голода утверждают, что вымерла «треть царства Московского». От голода страдали отдельные области России и в 1604–1608 годах, когда летом наблюдались и возвраты холодов, и затяжные дожди. Последующие десятилетия тоже были трудными для ведения хозяйства. В 1619 и 1623 годах бедствие захватило всю Европу и Русь от Нормандии до Заволжья.