Os climas das terras polares variam muito dependendo da sua latitude, proximidade do mar, elevação e topografia; mesmo assim, todos partilham certas características “polares”. Devido às altas latitudes, a energia solar está limitada aos meses de Verão. Embora possa ser considerável, a sua eficácia no aumento da temperatura superficial é limitada pela alta reflectividade da neve e do gelo. Só na bacia polar central é que a radiação líquida anual desce abaixo de zero. No Inverno, o arrefecimento radiativo à superfície está associado ao frio extremo, mas, em alturas a alguns milhares de pés acima da superfície, podem encontrar-se frequentemente temperaturas até 20 a 30 °F (11 a 17 °C) mais quentes. Inversões de temperatura como esta ocorrem mais de 90 por cento do tempo em meados do Inverno no noroeste da Sibéria e em grande parte da Bacia Polar. São também comuns sobre a Gronelândia e nos vales de montanha abrigados do Yukon e Yakutia. A mais baixa temperatura de superfície jamais registada na América do Norte foi observada em Snag, Yukon (-81 °F, -63 °C), e mesmo temperaturas mais baixas foram observadas em Yakutia (-90 °F, -68 °C) e no norte da Gronelândia (-94 °F, -70 °C).
Tem sido habitual dividir os climas polares em dois grandes grupos, os correspondentes ao clima das calotas polares, em que nenhuma temperatura média mensal excede os 0 °C (32 °F), e os climas da tundra, com pelo menos um mês acima dos 10 °C (32 °F) mas nenhum mês acima dos 10 °C (50 °F). Uma divisão mais satisfatória é classificá-los como climas polares marítimos, localizados principalmente nas ilhas setentrionais e nas costas adjacentes dos oceanos Atlântico e Pacífico, nos quais as temperaturas de Inverno raramente são extremamente baixas e a queda de neve é elevada; e os climas polares continentais, como no norte do Alasca, Canadá e Sibéria, onde os Invernos são intensamente frios e a queda de neve é geralmente leve. Incluídas no tipo de clima polar continental estão as ilhas do arquipélago árctico canadiano, que são apenas ligeiramente influenciadas pelo mar no Inverno devido ao gelo marinho espesso e inquebrável. Para além destes dois climas, existem zonas de transição mais pequenas, áreas limitadas de climas de “gelo”, o clima da bacia polar, e, no lado sul da linha arbórea, os climas subárcticos.
Nas áreas polares continentais, o Inverno instala-se perto do final de Agosto no extremo norte e cerca de um mês mais tarde mais perto da linha arbórea. As temperaturas continuam a descer rapidamente até cerca de Dezembro. Janeiro, Fevereiro, e início de Março têm condições uniformes com temperaturas médias de -35 °F (-37 °C) no Árctico central da Sibéria e -30 a -20 °F (-34 a -29 °C) na América do Norte. As temperaturas extremas mais baixas no Inverno situam-se entre -65 e -50 °F (-54 e -46 °C). Uma melhor indicação das baixas temperaturas, uma vez que afectam os seres humanos, é dada pelo arrefecimento pelo vento, uma medida do poder de arrefecimento da atmosfera sobre a pele humana. Atinge um norte máximo da Baía de Hudson, onde ventos fortes e persistentes de noroeste, típicos do Árctico oriental canadiano, são combinados com baixas temperaturas do ar. Esta área é tempestuosa no Inverno, com queda de neve moderadamente elevada (50 a 100 polegadas), temperaturas que mudam rapidamente, e mesmo chuvas ocasionais. Noutros locais, o clima continental de Inverno é calmo, com longos períodos de céu limpo e baixa queda de neve. A visibilidade pode ser fraca localmente, se houver canais abertos de água no gelo marinho, e é universalmente reduzida quando o vento sopra à deriva na neve. A queda de neve mais baixa ocorre nos desertos polares das ilhas do norte do Canadá e do norte da Gronelândia, onde a precipitação anual total é frequentemente inferior ao equivalente a quatro polegadas de água.
Inverno no Árctico marítimo (os Aleutianos, o sudoeste costeiro da Gronelândia, a Islândia, e o Árctico europeu) é um período de tempestade, ventos fortes, precipitação intensa sob a forma de neve ou chuva (esta última ao nível do mar), e temperaturas moderadas. A temperatura média do mês mais frio raramente é inferior a 20 °F (-7 °C), e as temperaturas extremamente baixas são desconhecidas.
As temperaturas de Verão são mais uniformes em todo o Árctico. Na margem sul, a temperatura média mensal atinge 50 °F (10 °C), e em situações continentais, não são raros os períodos curtos de tempo quente com temperaturas nos anos 80 F (27-32 °C), sol contínuo, e tempo calmo; tal tempo termina frequentemente com trovoadas. Nos climas marítimos, ao longo das costas, e nas ilhas do norte quando há água aberta no gelo marinho, o Verão é relativamente fresco. No sul, as temperaturas são de cerca de 7 °C (45 °F), diminuindo a norte para 4 °C (40 °F) ou menos; um máximo de 16 °C (60 °F) quase nunca é atingido, excepto nas cabeças dos fiordes, como no sudoeste da Gronelândia, onde as influências marinhas são menos marcadas. Nevoeiro e nuvens baixas estão disseminados nas áreas marítimas, e nesta altura do ano estas áreas são as mais nebulosas do mundo. Em terras que experimentam Invernos continentais, a precipitação é mais pesada durante os meses de Verão; chuvas leves e chuvadas de neve são frequentes, mas a queda média é baixa. O Verão é em todo o lado uma época de mudanças súbitas. Tempo calmo e claro com sol e temperaturas de cerca de 50 °F (10 °C) será seguido por ventos repentinos, causando frequentemente uma queda de temperatura de 20 a 30 °F (11 a 17 °C) e acompanhado por nuvens e nevoeiro.
Períodos de crescimento e sem geadas são relativamente curtos em todo o Árctico. Na sua maioria, não há um período verdadeiramente livre de geadas; geadas e alguma neve têm sido registadas em todos os meses do ano. Em alguns locais próximos da linha das árvores, nomeadamente no Árctico ocidental canadiano, o período livre de geadas pode ser o mesmo que as partes menos favoráveis das pradarias.
Sul da linha das árvores no subárctico, as diferenças entre as situações continentais (bacia do Mackenzie, Yukon interior, e Alasca e nordeste da Sibéria) e oceânicas (norte do Quebec-Labrador, norte da Escandinávia, e norte da Rússia) são marcadas. Um máximo de precipitação no Verão e temperaturas elevadas frequentes no Verão (Julho significa mais de 60 °F no nordeste da Sibéria) nas regiões continentais contrastam com precipitações mais elevadas, frequentemente com um máximo de queda, e temperaturas mais baixas no Verão nas regiões oceânicas.
O oceano polar central, juntamente com os mares de Beaufort e do Leste da Sibéria, têm Invernos comparáveis aos do norte do Alasca e do nordeste da Sibéria. As condições são estáveis durante longos períodos de baixas velocidades do vento, céu limpo – especialmente na fronteira com a Sibéria – e temperaturas que vão de -20 a -40 °F (-30 a -40 °C). Tempestades ocasionais com origem nos mares de Barents e Bering podem penetrar nos sectores adjacentes da bacia polar e trazer um aumento temporário da temperatura acompanhado de neve ou neve a soprar. Há uma área insignificante (menos de 1%) de água aberta na bacia polar central no Inverno; em Abril, as temperaturas do ar estão a subir até que em Junho começa o derretimento da neve e do gelo marinho subjacente. As temperaturas médias de Verão não sobem acima dos 1°C e são acompanhadas por uma cobertura quase contínua de nuvens baixas e nevoeiro.
O único clima de gelo extensivo no Hemisfério Norte é na Gronelândia. No sul, o clima da calota de gelo interior tem características marítimas com fortes precipitações, principalmente neve proveniente de distúrbios ciclónicos de passagem. No centro e norte, desenvolve-se uma situação continental, e a queda de neve é menor. Embora a temperatura do ar possa por vezes subir até 32 °F (0 °C), a temperatura média é muito mais baixa do que no sul. Ventos fortes que sopram da calota de gelo são comuns em todas as partes da ilha.
As provas das flutuações glaciares sugerem uma mudança climática significativa nas latitudes polares no último milénio. A primeira metade do século XX assistiu a uma melhoria do clima no Árctico, com temperaturas mais elevadas encontradas particularmente no Inverno e especialmente em redor do Mar da Noruega. Em geral, a magnitude do aquecimento aumentou com a latitude, e no Inverno de Svalbard as temperaturas subiram 14 °F (8 °C). Associadas às alterações climáticas esteve uma redução radical do gelo marinho à volta de Svalbard e ao largo do sudoeste da Gronelândia.
Aves, animais, e especialmente peixes apareceram mais a norte do que antes; na Gronelândia isto levou a uma mudança na economia, uma vez que a sua tradicional dependência das focas cedeu à dependência da pesca, particularmente do bacalhau, que foi capturado a norte do paralelo 70.
No início da década de 1940, contudo, houve uma queda nas temperaturas polares. Este arrefecimento climático generalizado continuou de forma intermitente no início dos anos 70. Nesta altura, o gelo marinho não deixou, pela primeira vez em memória viva, as zonas costeiras no Verão, no leste do Árctico canadiano. Uma inversão desta tendência seguiu-se nas duas décadas seguintes, tendo os aumentos de temperatura mais notáveis ocorrido nas terras a norte do Oceano Pacífico e em torno dos mares de Barents e da Gronelândia (uma mudança de +2,7 °F nas temperaturas anuais).
A causa subjacente às mudanças não é conhecida, embora resultem directamente do aumento da penetração dos ventos do sul nas regiões polares.