De toendra is een van de koudste streken ter wereld, met een gemiddelde temperatuur van 16 graden Fahrenheit. Verschillende sleutelfactoren helpen geologen en milieuactivisten om de condities van een toendra te bepalen. Het Koppen-systeem classificeert een toendra als Dfc. De "D" heeft betrekking op het sneeuwklimaat van de toendra. De "f" staat voor voldoende neerslag het hele jaar door, en de "c" geeft aan dat minder dan vier maanden gemiddelde temperaturen hebben van meer dan 50 graden Fahrenheit, of 1 graad op de schaal van Celsius. Neerslag is schaars en voornamelijk sneeuw, met niet meer dan 18 centimeter 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 wordt gevormd omdat het gebied meer kooldioxide inneemt dan het produceert. De toendra is een van de drie belangrijkste koolstofdioxide putten van de aarde. Planten die inheems zijn in de toendra regio ondergaan geen regelmatige fotosynthetische cyclus. Ze absorberen zuurstof tijdens de korte zomermaanden, maar bevriezen snel tijdens de winter en vangen koolstofdioxide op. Normaal geven planten koolstofdioxide af als ze ontleden, maar in de toendra ondergaan ze een fenomeen met de naam permafrost. Wetenschappers hebben duizend jaar oude planten ontdekt die bevroren zijn in de permafrost van de toendra.

De noordelijke breedte en het ongewoon koude klimaat creëren de unieke bodemstructuur van de toendra. De permafrost is een laag aardbodem die het hele jaar bevriest. De dieren in de toendragebieden kunnen zich niet in het wateroppervlak begraven, zoals zoveel andere soorten dat 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 bovenlaag ontdooit tijdens de zomermaanden en de lagere bodem 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 rotslagen, waar beschutting tegen de harde winden heerst. Dit creëert een drassige bodemvloer bedekt met moerassen en drassige meren. Dit maakt de toendra ook tot een insectenrijke omgeving en ondersteunt soorten muggen, vliegen en muggen. Grotere dieren zoals berggeiten, vossen en kariboes hebben zich aangepast om te leven in de dorre woestenij van de toendra.