Jest to kraina szczególnie wrażliwa na zmiany klimatyczne, dla klimatologów stanowi więc system wczesnego ostrzegania.
Krąg polarny (koło podbiegunowe północne) niemal dokładnie wyznacza granicę występowania dnia polarnego i nocy polarnej, podczas których Słońce nie zachodzi lub nie wschodzi przez co najmniej 24 godziny.
Warunki geologiczne Arktyka leży na tarczach krystalicznych: kanadyjskiej, bałtyckiej, angarskiej i ałdańskiej. Podlegała orogenezie kaledońsko-hercyńskiej (góry Grenlandii, Svalbardu, Uralu i Tajmyru) oraz alpejskiej (wypiętrzenie gór Syberii i Alaski). Pokrywa lodowa Arktyki zaczęła się tworzyć w neogenie. W czwartorzędzie lód pokrywał już znaczną powierzchnię Arktyki. W tym okresie wielokrotnie dochodziło też do formowania (i cofania) lądolodu.
Ocean Arktyczny zajmuje przestrzeń około 14,4 mln km², ma zatem mniej więcej podobną wielkość, jak kontynent Antarktydy. Jego morza są w znacznym stopniu ingresyjne, a więc powstałe przez zalanie zapadniętych obszarów lądu stałego, podobnie jak w obrębie Morza Śródziemnego. Na dnie oceanu znajduje się grzbiet śródoceaniczny, Grzbiet Gakkela, będący strefą bardzo powolnego rozrostu dna oceanu.