Klimaty krain polarnych różnią się znacznie w zależności od ich szerokości geograficznej, bliskości morza, wysokości i topografii; mimo to wszystkie mają pewne cechy „polarne”. Z powodu wysokich szerokości geograficznych, energia słoneczna jest ograniczona do miesięcy letnich. Chociaż może być znaczna, jej skuteczność w podnoszeniu temperatury powierzchni jest ograniczona przez wysoki współczynnik odbicia śniegu i lodu. Jedynie w centralnej części basenu polarnego roczne promieniowanie netto spada poniżej zera. W zimie chłodzenie radiacyjne na powierzchni wiąże się z ekstremalnym zimnem, ale na wysokości kilku tysięcy stóp nad powierzchnią często można znaleźć temperatury o 20-30°F (11-17 °C) cieplejsze. Inwersje temperatury takie jak ta występują ponad 90% czasu w środku zimy w północno-zachodniej Syberii i nad większością Basenu Polarnego. Są one również powszechne nad czapą lodową Grenlandii oraz w osłoniętych dolinach górskich Jukonu i Jakucji. Najniższa temperatura powierzchniowa kiedykolwiek zarejestrowana w Ameryce Północnej została zaobserwowana w Snag, Yukon (-81 °F, -63 °C), a jeszcze niższe temperatury zaobserwowano w Jakucji (-90 °F, -68 °C) i północnej Grenlandii (-94 °F, -70 °C).
Przyjęło się dzielić klimaty polarne na dwie duże grupy, te odpowiadające klimatowi czap lodowych, w których żadna średnia miesięczna temperatura nie przekracza 32°F (0 °C), oraz klimaty tundry, w których przynajmniej jeden miesiąc jest powyżej 32°F, ale żaden miesiąc nie przekracza 50°F (10 °C). Bardziej zadowalający jest podział na klimaty polarno-morskie, występujące głównie na wyspach północnych i przylegających do nich wybrzeżach Oceanu Atlantyckiego i Spokojnego, w których temperatury zimą rzadko są skrajnie niskie, a opady śniegu obfite; oraz klimaty polarno-kontynentalne, występujące na północy Alaski, w Kanadzie i na Syberii, gdzie zimy są bardzo mroźne, a opady śniegu na ogół niewielkie. Do typu klimatu polarno-kontynentalnego należą wyspy Archipelagu Arktycznego w Kanadzie, na które zimą morze wpływa tylko w niewielkim stopniu ze względu na gruby, nieprzerwany lód morski. Oprócz tych dwóch klimatów istnieją mniejsze strefy przejściowe, ograniczone obszary klimatów „lodowych”, klimat basenu polarnego, a po południowej stronie linii drzew – klimaty subarktyczne.
W obszarach polarno-kontynentalnych zima rozpoczyna się pod koniec sierpnia na dalekiej północy i około miesiąca później bliżej linii drzew. Temperatury nadal gwałtownie spadają aż do około grudnia. Styczeń, luty i początek marca to jednolite warunki ze średnimi temperaturami około -35°F (-37 °C) w środkowej syberyjskiej Arktyce i -30 do -20°F (-34 do -29 °C) w Ameryce Północnej. Najniższe ekstremalne temperatury w zimie wynoszą od -65 do -50°F (-54 do -46 °C). Lepszym wskaźnikiem wpływu niskich temperatur na człowieka jest windchill, czyli pomiar siły chłodzenia atmosfery na ludzką skórę. Osiąga on maksimum na północ od Zatoki Hudsona, gdzie silne i uporczywe wiatry północno-zachodnie, typowe dla kanadyjskiej wschodniej Arktyki, łączą się z niskimi temperaturami powietrza. Obszar ten jest burzliwy zimą, z umiarkowanie dużymi opadami śniegu (50 do 100 cali), gwałtownie zmieniającymi się temperaturami, a nawet sporadycznymi opadami deszczu. W innych miejscach zimowy klimat kontynentalny jest spokojny, z długimi okresami czystego nieba i niewielkimi opadami śniegu. Widoczność może być lokalnie słaba, jeśli w lodzie morskim znajdują się otwarte kanały wodne, a jest ona powszechnie ograniczona, gdy wiatr nawiewa śnieg. Najniższe opady śniegu występują na pustyniach polarnych północnych wysp Kanady i północnej Grenlandii, gdzie suma rocznych opadów jest często mniejsza niż równowartość czterech cali wody.
Zima w Arktyce morskiej (Aleuty, przybrzeżna południowo-zachodnia Grenlandia, Islandia i Arktyka europejska) to okres burzliwości, silnych wiatrów, obfitych opadów w postaci śniegu lub deszczu (tych ostatnich na poziomie morza) i umiarkowanych temperatur. Średnia temperatura najzimniejszego miesiąca rzadko jest niższa niż 20°F (-7°C), a ekstremalnie niskie temperatury nie są znane.
Temperatury letnie są bardziej jednolite na całym obszarze Arktyki. Na południowym skraju średnia miesięczna temperatura osiąga 50 °F (10 °C), a w warunkach kontynentalnych krótkie okresy gorącej pogody z temperaturami w 80 °F (27-32 °C), ciągłym słońcem i spokojną pogodą nie są rzadkością; taka pogoda często kończy się burzami. W klimacie morskim, wzdłuż wybrzeży i na północnych wyspach, gdy jest otwarta woda w lodzie morskim, lato jest stosunkowo chłodne. Na południu temperatury wynoszą około 45 °F (7 °C), spadając na północ do 40 °F (4 °C) lub mniej; maksimum 60 °F (16 °C) prawie nigdy nie jest osiągane, z wyjątkiem głów fiordów, jak w południowo-zachodniej Grenlandii, gdzie wpływy morskie są mniej wyraźne. Mgła i niskie chmury są szeroko rozpowszechnione na obszarach morskich, a o tej porze roku obszary te są najbardziej zachmurzone na świecie. W krainach, które doświadczają kontynentalnych zim, opady są najintensywniejsze w miesiącach letnich; lekkie opady deszczu i śniegu są częste, ale średni opad jest niski. Lato jest wszędzie czasem gwałtownych zmian. Po spokojnej, przejrzystej pogodzie z promieniami słońca i temperaturą około 50°F (10°C) następują gwałtowne wiatry, często powodujące spadek temperatury o 20-30°F (11-17°C), którym towarzyszą chmury i mgły.
Okresy bezmroźne i wegetacyjne są stosunkowo krótkie w całej Arktyce. W przeważającej części nie ma prawdziwego okresu bezmroźnego; mróz i trochę śniegu odnotowano w każdym miesiącu roku. W kilku miejscach w pobliżu linii drzew, zwłaszcza w kanadyjskiej zachodniej Arktyce, okres bezprzymrozkowy może być taki sam jak w mniej korzystnych częściach prerii.
Na południe od linii drzew w subarktyce zaznaczają się różnice między sytuacją kontynentalną (Mackenzie Basin, wnętrze Jukonu, Alaska i północno-wschodnia Syberia) i oceaniczną (północny Quebec-Labrador, północna Skandynawia i północna Rosja). Letnie maksimum opadów i częste wysokie temperatury letnie (w lipcu przekraczają 60°F w północno-wschodniej Syberii) w regionach kontynentalnych kontrastują z cięższymi opadami, często z jesiennym maksimum, i niższymi temperaturami letnimi w regionach oceanicznych.
Środkowy ocean polarny, wraz z morzami Beauforta i Wschodniosyberyjskim, ma zimy porównywalne z północną Alaską i północno-wschodnią Syberią. Warunki są stabilne przez długie okresy niskich prędkości wiatru, czystego nieba – zwłaszcza na granicy Syberii – i temperatur od -20 do -40 °F (-30 do -40 °C). Sporadyczne sztormy pochodzące z Morza Barentsa i Beringa mogą przenikać do sąsiednich sektorów basenu polarnego i przynosić przejściowy wzrost temperatury, któremu towarzyszy śnieg lub zawieje śnieżne. W zimie w centralnym basenie polarnym znajduje się znikomy obszar (mniej niż 1 procent) otwartej wody; do kwietnia temperatury powietrza wzrastają, a w czerwcu rozpoczyna się topnienie śniegu i leżącego pod nim lodu morskiego. Średnie temperatury letnie nie przekraczają 34 °F (1 °C) i towarzyszy im prawie ciągłe niskie zachmurzenie i mgła.
Jedyny rozległy klimat lodowy na półkuli północnej znajduje się na Grenlandii. Na południu klimat śródlądowej pokrywy lodowej ma cechy morskie z obfitymi opadami, głównie śniegu pochodzącego z przelotnych zaburzeń cyklonalnych. W centrum i na północy rozwija się sytuacja kontynentalna, a opady śniegu są mniejsze. Chociaż temperatura powietrza może czasami wzrosnąć do 32 °F (0 °C), średnia temperatura jest znacznie niższa niż na południu. Silne wiatry wiejące od pokrywy lodowej są powszechne we wszystkich częściach wyspy.
Dowody z fluktuacji lodowców sugerują znaczące zmiany klimatyczne w szerokościach polarnych w ciągu ostatniego tysiąclecia. W pierwszej połowie XX wieku nastąpiło polepszenie klimatu w Arktyce, z wyższymi temperaturami stwierdzonymi szczególnie zimą i zwłaszcza w okolicach Morza Norweskiego. Ogólnie rzecz biorąc, wielkość ocieplenia wzrastała wraz z szerokością geograficzną, a na Svalbardzie temperatury zimą wzrosły o 14 °F (8 °C). W związku ze zmianami klimatycznymi nastąpiło radykalne zmniejszenie ilości lodu morskiego wokół Svalbardu i w południowo-zachodniej Grenlandii.
Ptaki, zwierzęta, a zwłaszcza ryby pojawiły się dalej na północ niż wcześniej; na Grenlandii doprowadziło to do zmian w gospodarce, ponieważ tradycyjna zależność od fok ustąpiła miejsca zależności od połowów, zwłaszcza dorsza, który był poławiany na północ od 70. równoleżnika.
W początkach lat 40. nastąpił jednak spadek temperatur polarnych. To powszechne ochłodzenie klimatyczne trwało z przerwami do początku lat 70. W tym czasie lód morski nie opuścił obszarów przybrzeżnych w lecie we wschodniej Arktyce Kanadyjskiej po raz pierwszy w żywej pamięci. Odwrócenie tego trendu nastąpiło w następnych dwóch dekadach, przy czym najbardziej zauważalny wzrost temperatury nastąpił w lądach na północ od Oceanu Spokojnego oraz wokół mórz Barentsa i Grenlandii (zmiana o +2,7°F w temperaturach rocznych).
Podstawowa przyczyna tych zmian nie jest znana, choć wynikają one bezpośrednio ze zwiększonego przenikania południowych wiatrów do regionów polarnych.
Przyczyna tych zmian nie jest znana.