在北极区的周缘发育着一系列大小不同、长短不一的河流，它们从四面八方汇集于北冰洋中。从高空鸟瞰，这些蓝色的河流似蛟龙飞舞，在戏弄着一个绣满白花的大“绣球”——圆形的冰封北冰洋。蛟龙张着纯洁白色的口，吐出长长的蓝舌头，刺入绣球的大洋中。这些河流输送着大量的淡水，流入北冰洋的边缘海中，影响着这里的浅水层。但是，它们对整个北冰洋的影响却是微不足道的，单就太平洋，它通过白令海峡流进北冰洋的水，是最大的西伯利亚河流总量的 10倍之多，只是北大西洋流进北冰洋的（约 38万立方千米）的 1/15。尤其是北大西洋，以连续不断地墨西哥暖流流入。在斯茨卑尔根西岸与北冰洋水相遇，虽然水温高出 4℃，却因盐度较高而沉入北冰洋表层水的下面，且越向北去下潜越加深，到达北极海盆时，下潜到北冰洋面以下约 600米深处，被夹在冷而呆滞的深层水和冰冷的浅层水之间，形成北冰洋内的一个高温、高盐度跃层，对北冰洋的水文造成极大的影响。
北冰洋中大量海水的调节作用、北极区地势有利于南方暖气流和暖海流的侵入干扰及影响，使得北极区的气候不及南极寒冷。北冰洋的平均气温只有 -20℃，最低气温也只有 -52℃，南部岛屿的气温有时可达10℃以上，这在南极区难以寻求。
跟随而来的是，北极区的风力较小，平均风速为 5米 /秒，最大风速也只有 18米 /秒，并且风速的季节性变化微小。即是在暴风雪的天气里，风也很少将雪吹积到齐人眼高，据统计，这里的暴风雪平均 5天才发生一次。
然而，以北冰洋为主导的北极气候，其降水量较大，形成了特殊的北极雨雪气候。这是由于北冰洋洋面上的冰盖常被撞碎，裸露出来的海水被蒸发到天空中形成雨雪之云，经常降落下来。
1968年 2月至 1969年 6月，英国的科学考察队在横穿北极时，曾对北极地区进行过沿途气候状况系统地观测，测得北极的年降水量为 175毫米。其中的 70多毫米是以雨的形式在 6～ 8月份降下，余者是以雪和冰雹的形式在其他月份里降落，形成了夏季降雨量较大、冬季降水量也不少的规律性。尤其到深冬，在两天之中就有一天以上的时间，以小圆柱或子弹状的冰雪粒下个不停。这些冰雪进入海洋中，逐渐集结成薄冰层，成为冰盖的一组分。
北极圈以内，除了周围众多的岛称它为北冰洋。除了在格陵兰岛和斯屿和四周环绕老的大陆边缘以外，冰瓦巴德群山之间，有北冰洋与大西洋雪覆盖的极心地区，都是海洋，人们相连的通道以外，它几乎与世界大洋隔绝，大大限制了北冰洋同其他大洋之间的海水交换和航行。所以，北冰洋成为了一个被陆地封锁、相对孤立的大洋。与南极比较，北极地区的环境相对好一些，但气候和环境与世界其他地区比起来，仍然是十分严酷的。
北冰洋周围的陆地和北冰洋中的岛屿，除格陵兰岛等岛屿外，长年都被冰雪覆盖的地区较少，加上北极地区的温度稍高，北极圈内的陆地，夏季时大部分地区可有 6个星期的生长季，气温也能保持在0℃以上，加上光照充足，所以北极地区生活的动植物种类要比南极地区要多许多。
在北极地区，主要是北极苔原带，大约有 2000种地衣，500种苔藓和900种开花植物。以欧亚大陆最北端的俄罗斯的太梅尔半岛为例，虽然全部太梅尔半岛都是苔原冻土地带，但地面的植物也由南往北不断地变化：伊加尔卡靠近北极圈，是森林地带和苔原地带的交界线，西伯利亚的茫茫林海在这里变成了和苔原交错的灌木林；从此往北，低矮的灌木丛逐渐消失，进入了纯苔原带，但偶尔还有一些孤独的树木出现；当孤独的小树完全绝迹的时候，便进入了苔原的纵深地带了。到了夏天，除了半岛最北端（北纬78°左右）只覆盖一层很浅薄的苔藓，其他植物很难生长外，大部分苔原上都有草莓和花卉，大地上像是铺了一层丰厚的毛毡，间夹着无数的花朵，一群群野鹿在苔原上奔走，候鸟在低空飞翔。
为适应短暂的生长季，北极地区的植物都具有惊人的快速的生命周期，它们的发芽、开花、结籽的整个生命过程，有的在一个月之内，有的甚至在两个星期之内就全完成了。北极地区的有花植物可一直分布到最北的、纬度在北纬 80°以上的法兰士约瑟夫地群岛和北地群岛上，每到夏季，气温回升，当气温还在0℃左右，雪还没有化完时，到处都生长着绿色的嫩芽和还未完全开放的花枝。有时，一夜之间，各种色彩繁杂的花朵全部开放，如同神话一般，满山遍野的花朵，常常让初访极地的人惊叹不已。
北极地区的植物，由于生长季很短，而且常常遭到风暴的袭击，因此，它们大多长得矮小，或者干脆匍匐在地面，形成一种特殊的生存适应。
北极地区的动物种类很多，空中有各种各样的鸟类，陆上有许多陆生动物，如北极鹿、北极狐、北极狼、麝牛、野兔、旅鼠、北极松鼠、土拨鼠、灰熊、北极熊等等，海里有鲸、海豹、使寒冷广漠的北极地区成了一个独特海象及各种各样的鱼类。众多的动物，的天然动物园。
在两极地区生活的动物，对环境的适应能力是非常强的。比如在抗御低温严寒方面，各类动物发展了一整套特殊的生理功能，不仅能够抵御长时期的零下数十度的严寒，而且还能生殖繁衍，创造着生命世界一个又一个奇迹。
企鹅便是能够抗御低温严寒、狂风肆虐、漫长极夜等严酷条件的杰出代表，它能在 40米 /秒的风速下，在漫长的极夜中，冒着零下几十度的严寒，一动不动地站立两个月，并用自己的体温和腹部保护和孵育鹅蛋。在南极，不论气候多么严寒，风暴多么强烈，企鹅不仅能生存和发展，而且具有惊人的活动能力，让科学家们都感到非常惊奇。
那么，企鹅为什么能够抵御如此严酷的自然环境呢 ？这是因为它具有特殊的形体构成和复杂的控温机构。首先，它有一套良好的绝热组织，它身上长着一层茸毛层和一层羽毛层，只要竖起羽毛，聚足空气，两层毛便使身体与外界处于绝热状态，能防止体温散失；第二，企鹅的茸毛层可以在极地冬夜里吸收一种肉眼看不见的大气红外辐射，并将这种射线的热量储存起来，用以抵御严寒；第三，企鹅体内，特别是其大腹便便之内具有很厚的脂肪层，既可用来防止体温散失，又可用来作为孵育幼鹅时的消耗；第四，企鹅具有同躯体内保持双重体温的能力，它可以将躯体的主体保持恒温，而将其他部分如鳍足、翅膀等保持接近外界的气温或仅稍高于外界的气温。
除了企鹅，还有许多极地生物都具备抵抗严寒的本领。在加拿大北极地区最北边的埃尔斯米尔岛的西海岸可以看到，麝牛在 -45.5℃的寒冷环境下平静地吃东西。在这样极端寒冷的情况下，麝牛并没有冻死的危险。它和南、北两极的其他动物一样，具有惊人的活力，不论气候有多寒冷、暴风有多激烈。使动物能在这种寒冷条件下生存的适应能力只有几项，而且都是高度分化的，或者说特殊化的适应。
大多数科学家都认为同种或同族的温血动物的躯体在寒冷地区较大，越往赤道则逐渐变小，这就是著名的“伯格曼法则”，从物理角度来看，这不难理解，因为物体越大，散热越慢。北极地区的狐狸比沙漠地区的狐狸大，加拿大中部地区的野牛比美洲平原的野牛大；其他若干品种看来也有类似的情况。从“伯格曼法则”出发可以得到一项推论，极地动物的附器、附肢趋向于比别的地区同类动物的附器、附肢较短——某些动物确是如此——因为长鼻、长尾、长耳、长腿会使躯体增加一些非必需的、散发大量热能的表面。尽管符合这些法则的极地动物很多，但并不是所有的极地动物全都趋于附肢器粗短、躯体肥大多毛，而热带地区的动物也并不是全部趋于躯体消瘦、附肢器修长的类型。
科学家最近已认识到，动物的主要保暖机制不是体积或外形，而是绝热能力。这有两种形式：一是皮肤下的脂肪层，即充满厚厚油脂的组织；二是皮肤上的软毛层或羽毛层。企鹅由于具有这样的绝热组织，因而可以在近于结冰的水中嬉戏几小时之久，而人在这样的水中很快就会冻死。有些动物的绝热能力简直太有效了。在很久以前，探险家们就已发现，像德国牧羊狗这样的欧洲狗对极地的征途是没有用处的，因为它们的毛皮太薄。拉雪橇的狗，如阿拉斯加或西伯利亚的爱斯基摩狗，具有厚得多的毛皮，在严寒的冬夜，当覆掩到它身上的雪花起着挡风的作用时，它睡得最为舒适。
正如鸟类竖起羽毛的作用一样，狗、狼或狐也能抖开其软毛来捕捉空气，从而获得暂时温暖。它还可以借改变姿势——如憩息或睡觉时把鼻子、耳朵、爪子以及尾巴全都收拢蜷缩成球状——来减少热量的损耗。麝牛为了在冬季具有更好的绝热能力，它的内绒于每年秋季长出细而长的毛丝，而在温度下降并起风之时，它便已具备两重绝热层，以使它躺下地方的雪都不融化。但是，狐狸及海豹于冬季所具有的较淡色皮毛是作伪装用的，并不是为更好的保暖用。在极地的冬夜里，动物的软毛所吸收到并反射出去的射线是肉眼看不见的红外线，这种射线的热量可渗透入该两层软毛。
具有软毛的动物既需要有效的储热方式，又需要有效的散热方式。在某一时刻安安静静进食的北美驯鹿，在下一时刻可能必须疾驰以逃脱狼的追击；驯鹿及狼在追击中身上发出的热量大约等于平时的 20倍。这时候驯鹿及狼腹部薄薄的软毛以及耳朵、腿和尾毛薄薄的皮肤——还有喘气的舌头——就显出功能了，因为它们可以迅速散热。
比耐寒性更值得注意的是，极地的许多动物也可以忍受酷热。在天气比较热的期间，食物中的碳水化合物转换为脂肪，以供冬季保暖及营养之用。设在巴罗岬的海军北极地区研究实验室的工作人员发现，北极山坡盛产的金花鼠（因纽特人叫做“色色”）以及小北极熊、鼬鼠、狐狸、狗都能忍受酷热，比北美鼠及鼷这些沙漠动物所能忍受的温度还高10℃。显然，用以调节新陈代谢和血液循环以应付寒冷的那一套精密控制机制，也可有效地应付酷热。
动物利用软毛、脂肪和羽毛进行绝热，没有什么令人感到特别惊奇的。动物具有保持双重体温的奇妙能力，才更让人赞不绝口，它们这种本领的特点是：身体一般部分所保持的接近热带气温的体温，而四肢尖端部分则保持较低的温度。例如，海鸥的双脚可保持0℃的温度——比它身体其他部分的温度低32℃左右。北极地区的某些禽鸟借加快腿部的血液循环来避免冻伤，但双腿的温度仍保持比躯体要低许多。这些耐寒禽鸟的神经系统在低温时仍能起作用，而温带禽鸟的神经系统在该温度下就会冻得失去作用了。
驯鹿、爱斯基摩狗以及北极地区某些哺乳动物的腿部温度，已知比其自身的体温约低10℃。海豹和亚北极海豚薄薄的尾叶及鳍状肢的温度与其体温不同，保持与海水相近的温度。据科学家们研究，这些动物体内具有一种简单而有效的热交换器构造，即把热血送到双肢的动脉与把冷血送回心脏的静脉紧挨在一起。这样，心脏输出的热血，逐渐被静脉血管所冷却，到四肢时，已与外界温度差不多，所以，四肢就不会被冻坏。同样地，通过静脉送回心脏的冷血，也会逐渐被动脉血管加热，因而不会危及心脏。
体温的这种不寻常的双重标准，似乎是迈向冷血动物的一步，或者迈向冬眠动物的一步——冬眠时它的温度、呼吸以及新陈代谢作用全都减弱。在极地冬眠是很不容易的。啮齿动物无法在冰冻线下挖洞。旅鼠、鼩鼱、田鼠以及鼬鼠都是在雪堆中挖洞穴避冬的。地表之上积雪之下的温度很少会低于 -6.7℃的，而洞穴里的温度通常更为暖和，因此，居住于洞穴中的动物无需冬眠。这时动物不受在开阔积雪上徘徊的食肉动物的威胁，它们就靠埋在身旁雪堆里的植物作粮食，生活得很有保障，直到温暖的气候融化它们的雪墙以致洞穴倒塌为止。与此同时，在裸露土地上的熊及较小的极地动物如金花鼠及土拨鼠等，则蜷缩在洞穴里冬眠。它们的体温可以降到冰点左右。在天气转暖之前，它们只是偶然醒过来，吃一些洞内储存的食物，而主要从体内积存的脂肪中去获取所需的营养。雪堆有绝缘作用，使它们免于酷寒；而冬眠使它们无需在隆冬出去觅食。