De toendra is een van de koudste regio's op de planeet, met een gemiddelde temperatuur van 16 graden Fahrenheit. Verschillende belangrijke factoren helpen geologen en milieuactivisten bij het bepalen van de omstandigheden van een toendra. 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 boven 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 vormt zich omdat het gebied meer koolstofdioxide opneemt dan het produceert. De toendra is een van de drie belangrijkste wasbakken van de aarde. Planten die inheems zijn in het toendragebied ondergaan geen regelmatige fotosynthetische cyclus. Ze absorberen zuurstof tijdens de korte zomermaanden maar bevriezen snel in de winter en vangen kooldioxide op. Normaal gesproken geven planten koolstofdioxide af wanneer ze ontleden, maar in de toendra ondergaan ze een fenomeen dat permafrost wordt genoemd. Wetenschappers hebben duizend jaar oude planten ontdekt die zijn bevroren in de toendra permafrost.
De noordelijke breedtegraad en het ongewoon koude klimaat creëren de unieke bodemstructuur van de toendra. De permafrost is een laag aardaarde die het hele jaar door bevriest. Voorkomen wordt dat de dieren in toendragebieden zich in het oppervlak 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 de barre omstandigheden. Kussenplanten zoals mos, heidevelden en korstmos groeien in warme rotshellingen waar beschutting is voor de harde wind. Hierdoor ontstaat een drassige bodemvloer bedekt met moerassen en drassige meren. Dit maakt de toendra ook een insectenrijke omgeving, die soorten muggen, vliegen en muggen ondersteunt. Grotere dieren zoals berggeiten, vossen en kariboes hebben zich aangepast aan het leven in de kale woestenij van de toendra.