Климат. Полярные день и ночь обусловливают крайне неравномерное поступление солнечной радиации в течение года. Радиационный баланс в южных районах А. положительный, составляет 420—630 Мдж/(м2·год) [10—15 ккал/(см2·год)], т. е. в 2—3 раза меньше, чем в умеренных широтах, а в Арктическом бассейне, как правило, отрицательный [потеря тепла 85—125 Мдж/(м2·год) или 2—3 ккал/(см2·год)]. Но эта потеря компенсируется притоком в А. тёплых воздушных и водных масс.
Зимой большая часть А. охвачена интенсивной циклонической деятельностью. С циклонами, приходящими с С. Атлантического океана и в меньшей мере с Тихого океана, связаны наиболее высокие в А. зимние температуры воздуха, максимальная облачность и количество осадков, резкие смены погоды и частые сильные ветры. Антициклоническая циркуляция развивается зимой главным образом в Сибирском районе А., несколько слабее в притихоокеанской части Арктического бассейна — в Канадском и Гренландском районах. В этих районах отмечаются очень низкие температуры воздуха, небольшая облачность, незначительное количество осадков и слабые или умеренные ветры. Летом характер атмосферной циркуляции в большей части А. противоположен зимнему, но воздействие её на климат А. невелико, т.к. интенсивность её слабее, чем зимой. Климат почти всего Атлантического района А. находится под влиянием тёплого Северо-Атлантического течения. Воздействие тёплых вод Тихого океана значительно слабее из-за меньшего притока их через сравнительно узкий и мелководный Берингов пролив.
Средние температуры самого холодного зимнего месяца А. — января — колеблются от —2, —4°С в южной части Атлантического района до —25°С на С. Баренцева м., З. Гренландского моря, в морях Баффина и Чукотском и от —32, —36°С в Сибирском районе А., на С. Канадского и в прилегающей к нему части Арктического бассейна до —45, —50°С в центральной части Гренландии. Минимальные температуры в этих районах иногда снижаются до —55, —60°С, только в Арктическом бассейне они не опускаются ниже —45, —50°С. При прорывах глубоких циклонов температура иногда повышается до —2, —10°С. В результате сильного выхолаживания поверхности в этих районах постоянны инверсии температуры воздуха. Абсолютная влажность воздуха мала (парциальное давление водяного пара от 0,5 до 2—3 мбар), относительная влажность — высокая (80—90%). Облачность зимой особенно велика на Ю. Атлантического района А. Здесь за год выпадает 350—400 мм осадков. В Сибирском и Канадском районах преобладает малооблачная погода. В Сибирском районе и близ Северного полюса осадков выпадает 150—200 мм, в Канадском районе 100—120 мм. Ветры почти над всем советским побережьем А. преобладают южные и юго-западные — зимний муссон. В Атлантическом и Тихоокеанском районах ветры преимущественно неустойчивые, сильные; часты метели. Во многих горных районах возникает бора (скорость ветра более 40 м/сек). Средняя температура воздуха в июле (самом тёплом летнем месяце) в Арктическом бассейне от 0 до—1°С, вблизи побережья морей она повышается до 2, —3°С, в материковых районах до 6—10°С. В центральной части Гренландии средняя температура июля —10, —12°С. Максимальные температуры в Арктическом бассейне могут повышаться до 4—5°С, на побережье до 20—25°C, а вдали от морей даже до 30°C. Заморозки возможны всё лето. В южных районах температура иногда понижается до —2, —4°С, в Арктическом бассейне до —5, —7°С. Относительная влажность над Арктическим бассейном составляет 95—98%, поэтому летом там часты туманы, низкая слоистая облачность. Летом в А. часты моросящие дожди, нередко с мокрым снегом, ветры преимущественно умеренные.
Суровый климат обусловливает низкую температуру океанических вод. В области распространения дрейфующих льдов в течение всего года температура поверхностного слоя вод (толщиной 100—200 м) близка к —2°С. В районах, очищающихся от льда летом, вода нагревается на несколько градусов выше нуля, однако большое количество тепла приносят в А. тёплые течения.
В А. отмечены значительные колебания климата. Примерно с 1920 температура воздуха в А. начала повышаться. По сравнению с концом 19 в. температура воздуха некоторых зимних месяцев повысилась в 30— 40-х гг. на 5—7°С, в результате льды А. стали менее мощными, общая ледовитость морей уменьшилась, сократилась площадь ледников. Потепление климата в высоких и умеренных широтах связано с усилением общей циркуляции атмосферы, что интенсифицировало также тёплое Северо-Атлантическое течение и тем самым повысило температуру и солёность воды в арктических морях. С 1950-х гг. температура воздуха в А. начала понижаться.
Морские льды и ледники. Большая часть водной поверхности А. в течение всего года покрыта плавучими льдами (ок. 11 млн. км2 зимой и ок. 8 млн. км2 летом). Толщина однолетних льдов 0,8—1,8 м, многолетних 3—4 м. Торосы обычно имеют высоту 3—5 м, в отд. случаях до 10—15 м. Встречаются айсберги и ледяные острова — оторвавшиеся участки шельфовых ледников (главным образом из района о. Элсмир). Ледяной покров существенно затрудняет мореплавание в арктических морях и делает их доступными для транспортных судов (как правило, в сопровождении ледоколов) лишь в течение 2—3 летних месяцев.
Значительная часть поверхности арктических островов и гор в пределах материковой части А. занята мощными ледниками, общая площадь которых превышает 2 млн. км2. Ледники покрывают от 30—40% (Новая Земля и Сев. Земля) до 83—90% (Гренландия, Шпицберген и Земля Франца-Иосифа) территории островов. Толщина ледников не превышает 700—1000 м (только в Гренландии до 3408 м при средней толщине 1515 м). Гл. районы оледенения сосредоточены в приатлантической более важной части А.: 1800 тыс. км2 в Гренландии, 56 тыс. км2 в сов. части А., 213 тыс. км2 на островах Канадского Арктического архипелага, Шпицбергене и на Аляске.
На островах преобладают ледники покровного типа: купола и выводные ледники; в горных районах (хр. Брукса, горы Бырранга и др.) — каровые и долинные. На Новой Земле и архипелаге Шпицберген частично развито также полупокровное (сетчатое) оледенение. На о. Элсмир, Земле Франца-Иосифа и Сев. Земле имеются небольшие шельфовые ледники. На побережьях характерной формой оледенения являются реликтовые и эмбриональные присклоновые ледники.
Особенностью суши А. является также широкое распространение многолетне-мёрзлых горных пород, характеризующихся большой мощностью (до 500 м), низкой температурой (ниже —10°С) и небольшим слоем сезонного оттаивания (не более 60—70 см).
Реки и озёра. В пределах суши А., кроме мелких рек, находятся устьевые участки крупных рек Евразии и Сев. Америки — Печоры, Оби, Енисея, Пясины, Хатанги, Анабара, Лены, Яны, Индигирки, Колымы, Колвилл, Макензи. Реки эти в низовьях, как правило, протекают в широких долинах, часто образуя в устьях большие заливы-губы. Реки воздействуют на состояние мерзлоты, отодвигая её далеко в сторону от долины и уничтожая под своим руслом, и оказывают смягчающее влияние на климат прилегающих районов А. Действие речных вод обнаруживается в морях на расстоянии нескольких сот километров от устья, сказываясь на гидрологическом и ледовом режиме морей.
Питание мелких рек на островах снеговое или ледниковое. Реки замерзают на 9—10 месяцев в году, некоторые промерзают до дна; на материке вскрываются в мае — июне, замерзают в октябре, на островах, соответственно,— в середине июля — начале сентября.
В пределах материковых тундр и на островах много озёр, большую часть года находящихся подо льдом. Крупнейшее озеро — Таймыр (на одноимённом полуострове).