De toendra is een van de koudste gebieden op aarde, met een gemiddelde temperatuur van 16 graden Fahrenheit. Verschillende sleutelfactoren helpen geologen en milieuactivisten om de omstandigheden van een toendra te bepalen. Het Koppen-systeem classificeert een toendra als Dfc. De "D" heeft betrekking op het besneeuwde klimaat van de toendra. De "f" staat voor voldoende neerslag het hele jaar door, en de "c" geeft aan dat de gemiddelde temperatuur in minder dan vier maanden hoger is dan 50 graden Fahrenheit, of 1 graad op de schaal van Celsius. Neerslag is schaars en voornamelijk sneeuw, met niet meer dan 18 inch per jaar. Er zijn toendra's in Noord-Europa, Rusland, delen van Alaska en Noord-Canada - allemaal in de buurt van de poolcirkel.
Een toendra vormt zich omdat het gebied meer koolstofdioxide opneemt dan het produceert. De toendra is een van de drie belangrijkste koolstofdioxideputten op aarde. Planten die inheems zijn in de toendraregio ondergaan geen regelmatige fotosynthesecyclus. Ze absorberen zuurstof tijdens de korte zomermaanden, maar bevriezen snel in de winter en vangen koolstofdioxide op. Normaal gesproken geven planten koolstofdioxide af wanneer ze ontbinden, maar in de toendra ondergaan ze een fenomeen dat permafrost wordt genoemd. Wetenschappers hebben duizend jaar oude planten ontdekt die bevroren waren in de permafrost van de toendra.
De noordelijke breedtegraad en het ongewoon koude klimaat creëren de unieke bodemstructuur van de toendra. De permafrost is een laag van de aarde die het hele jaar door bevriest. Het wordt voorkomen dat de dieren in toendragebieden zich in de oppervlakte nestelen, zoals zoveel andere soorten doen in warmere klimaten. De permafrost fungeert als een barrière en biedt geen beschutting tegen de harde wind en temperaturen. Slechts een deel van de bovengrond ontdooit tijdens de zomermaanden en de onderste grond blijft biologisch inactief.
Verschillende planten en dieren hebben zich aangepast aan de toendra en zijn barre omstandigheden. Kussenplanten zoals mos, heide en korstmos groeien in warme rotsdepressies waar beschutting is tegen de harde wind. Hierdoor ontstaat een drassige bodem met moerassen en drassige meren. Dit maakt de toendra ook tot een insectenrijke omgeving, die soorten muggen, vliegen en muggen ondersteunt. Grotere dieren zoals berggeiten, vossen en kariboes hebben zich aangepast om in de dorre woestenij van de toendra te leven.
