Tundra jest jednym z najzimniejszych regionów na świecie, ze średnią temperaturą 16 stopni Fahrenheita. Kilka kluczowych czynników pomaga geologom i ekologom określić warunki panujące w tundrze. System Koppen klasyfikuje tundrę jako Dfc. Litera „D” odnosi się do śnieżnego klimatu tundry. „f” oznacza wystarczającą ilość opadów przez cały rok, a „c” wskazuje, że mniej niż cztery miesiące mają średnie temperatury powyżej 50 stopni Fahrenheita, czyli 1 stopień w skali Celsjusza. Opady są rzadkie i głównie śnieg, nie więcej niż 18 cali rocznie. W północnej Europie, Rosji, częściach Alaski i północnej Kanadzie występują tundry – wszystkie w pobliżu koła podbiegunowego.
Tworzy się tundra, ponieważ obszar pochłania więcej dwutlenku węgla niż produkuje. Tundra jest jednym z trzech głównych pochłaniaczy dwutlenku węgla na Ziemi. Rośliny rodzime dla regionu tundry nie przechodzą regularnego cyklu fotosyntezy. Podczas krótkich letnich miesięcy pochłaniają tlen, ale zimą szybko zamarzają i zatrzymują dwutlenek węgla. Normalnie rośliny podczas rozkładu wydzielają dwutlenek węgla, ale w tundrze ulegają zjawisku zwanemu wieczną zmarzliną. Naukowcy odkryli tysiącletnie rośliny zamrożone w wiecznej zmarzlinie tundry.
Północna szerokość geograficzna i niezwykle zimny klimat tworzą unikalną strukturę gleby tundry. Wieczna zmarzlina to warstwa ziemskiej gleby, która zamarza przez cały rok. Zwierzęta w regionach tundry nie mogą zagrzebać się pod powierzchnią, tak jak robi to wiele innych gatunków w cieplejszym klimacie. Wieczna zmarzlina działa jak bariera, nie zapewniając schronienia przed ostrymi wiatrami i temperaturami. Tylko część wierzchniej warstwy gleby topnieje w miesiącach letnich, a dolna gleba pozostaje nieaktywna biologicznie.
Kilka roślin i zwierząt przystosowało się do tundry i jej trudnych warunków. Rośliny poduszkowe, takie jak mech, wrzosowiska i porosty, rosną w ciepłych zagłębieniach skalnych, gdzie znajdują schronienie przed ostrymi wiatrami. Tworzy to podmokłe dno pokryte bagnami i podmokłymi jeziorami. Sprawia to również, że tundra jest środowiskiem bogatym w owady, które wspiera gatunki komarów, much i muszek. Większe zwierzęta, takie jak kozy górskie, lisy i karibu, przystosowały się do życia na jałowych pustkowiach tundry.