Η τούνδρα είναι μια από τις πιο κρύες περιοχές του πλανήτη, με μέση θερμοκρασία 16 βαθμούς Φαρενάιτ. Πολλοί βασικοί παράγοντες βοηθούν τους γεωλόγους και τους περιβαλλοντολόγους να καθορίσουν τις συνθήκες μιας τούνδρας. Το σύστημα Koppen κατατάσσει μια τούνδρα ως Dfc. Το "D" αναφέρεται στο χιονισμένο κλίμα της τούνδρας. Το "f" σημαίνει επαρκή βροχόπτωση όλο το χρόνο και το "c" δείχνει ότι λιγότεροι από τέσσερις μήνες έχουν μέσες θερμοκρασίες άνω των 50 βαθμών Φαρενάιτ ή 1 βαθμού στην κλίμακα Κελσίου. Η βροχόπτωση είναι αραιή και κυρίως χιόνι, με όχι περισσότερο από 18 ίντσες το χρόνο. Υπάρχουν τούνδρα στη βόρεια Ευρώπη, τη Ρωσία, τμήματα της Αλάσκας και τον βόρειο Καναδά - όλα κοντά στον Αρκτικό Κύκλο.
Μια τούνδρα σχηματίζεται επειδή η περιοχή παίρνει περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα από ό, τι παράγει. Η τούνδρα είναι ένας από τους τρεις κύριους νεροχύτες διοξειδίου του άνθρακα της Γης. Τα φυτά που είναι γηγενή στην περιοχή της τούνδρας δεν υφίστανται τακτικό φωτοσυνθετικό κύκλο. Απορροφούν οξυγόνο κατά τους μικρούς καλοκαιρινούς μήνες, αλλά παγώνουν γρήγορα το χειμώνα και παγιδεύουν διοξείδιο του άνθρακα. Κανονικά τα φυτά εκπέμπουν διοξείδιο του άνθρακα όταν αποσυντίθενται, αλλά στην τούνδρα υφίστανται ένα φαινόμενο που ονομάζεται permafrost. Οι επιστήμονες έχουν αποκαλύψει φυτά χιλιάδων ετών κατεψυγμένα στο μόνιμο πάγωμα της τούνδρας.
Το βόρειο γεωγραφικό πλάτος και το ασυνήθιστα κρύο κλίμα δημιουργούν τη μοναδική εδαφολογική δομή της τούνδρας. Το permafrost είναι ένα στρώμα του εδάφους της Γης που παγώνει όλο το χρόνο. Τα ζώα στις περιοχές της τούνδρας εμποδίζονται από την έκρηξη στην επιφάνεια, όπως και πολλά άλλα είδη σε θερμότερα κλίματα. Το permafrost δρα ως φράγμα, χωρίς να παρέχει καταφύγιο από τους σκληρούς ανέμους και τις θερμοκρασίες. Μόνο ένα μέρος του εδάφους αποψύχεται κατά τους καλοκαιρινούς μήνες και το κάτω έδαφος παραμένει βιολογικά ανενεργό.
Αρκετά φυτά και ζώα έχουν προσαρμοστεί στην τούνδρα και τις σκληρές συνθήκες. Μαξιλάρια φυτά όπως βρύα, ρείκια και λειχήνες αναπτύσσονται σε ζεστές πέτρες βράχου όπου υπάρχει καταφύγιο από τους σκληρούς ανέμους. Αυτό δημιουργεί ένα καλαίσθητο πάτωμα καλυμμένο με έλη και λακκούβες λίμνες. Αυτό καθιστά επίσης την τούνδρα ένα πλούσιο σε έντομα περιβάλλον, που υποστηρίζει είδη κουνούπια, μύγες και γογγύλια. Μεγαλύτερα ζώα όπως ορεινές αίγες, αλεπούδες και καρίμπου έχουν προσαρμοστεί για να ζουν στην άγονη χέρσα της τούνδρας.