הטונדרה היא אחד האזורים הקרים ביותר על פני כדור הארץ, עם טמפרטורה ממוצעת של 16 מעלות פרנהייט. כמה גורמים מרכזיים מסייעים לגיאולוגים ולאנשי סביבה לקבוע את תנאי הטונדרה. מערכת Koppen מסווגת טונדרה כ- Dfc. ה- "D" נוגע לאקלים המושלג של הטונדרה. ה- "f" מייצג משקעים מספקים בכל ימות השנה, ו- "c" מצביע על כך שלפחות מארבעה חודשים יש טמפרטורות ממוצעות מעל 50 מעלות פרנהייט, או מעלה אחת בסולם צלזיוס. משקעים הם דלים ובעיקר שלג, עם לא יותר מ 18 אינץ 'בשנה. ישנן טונדרות בצפון אירופה, ברוסיה, בחלקים של אלסקה ובצפון קנדה - הכל בסמוך לחוג הארקטי.
טונדרה נוצרת מכיוון שהאזור לוקח יותר פחמן דו חמצני ממה שהוא מייצר. הטונדרה היא אחד משלושת כיורי הפחמן הדו-חמצני העיקריים של כדור הארץ. צמחים ילידי אזור הטונדרה אינם עוברים מחזור פוטוסינתטי קבוע. הם סופגים חמצן בחודשי הקיץ הקצרים אך קופאים במהירות בחורף ולוכדים בפחמן דו חמצני. בדרך כלל צמחים מפיצים פחמן דו חמצני כאשר הם מתפרקים, אך בטונדרה הם עוברים תופעה הנקראת פרמפרוסט. מדענים חשפו צמחים בני אלף שנה שהוקפאו בפרמפרוסט הטונדרה.
קו הרוחב הצפוני והאקלים הקר בצורה יוצאת דופן יוצרים את מבנה הקרקע הייחודי של הטונדרה. הפרמפרוסט הוא שכבת אדמת כדור הארץ שקופאת כל השנה. בעלי החיים באזורי הטונדרה מנועים מלהתחפר אל פני השטח, כפי שעושים מינים רבים אחרים באקלים חם יותר. הפרמפרוסט משמש כמחסום ואינו מספק מחסה מפני הרוחות הקשות והטמפרטורות. רק חלק מהקרקע העליונה נמס במהלך חודשי הקיץ, והאדמה התחתונה נותרה לא פעילה מבחינה ביולוגית.
כמה צמחים ובעלי חיים הסתגלו לטונדרה ולתנאים הקשים שלה. צמחי כרית כמו טחב, יתושים וחזזית גדלים בשקעי סלע חמים במקום בו יש מחסה מפני הרוחות הקשות. זה יוצר קומת קרקעית רטובה מכוסה בביצות ואגמים בוגיים. זה גם הופך את הטונדרה לסביבה עשירה בחרקים, התומכת במיני יתושים, זבובים ואמצעיים. בעלי חיים גדולים יותר כמו עזי הרים, שועלים וקריבו הסתגלו לחיות בשממה העקרה של הטונדרה.
