הטונדרה היא אחד האזורים הקרים ביותר בכוכב הלכת, עם טמפרטורה ממוצעת של 16 מעלות פרנהייט. מספר גורמים עיקריים מסייעים לגאולוגים ואנשי איכות הסביבה לקבוע את תנאי טונדרה. מערכת קופן מסווגת טונדרה כ- Dfc. ה- "D" נוגע לאקלים המושלג של הטונדרה. ה- "f" מייצג כמות משקעים מספקת לאורך כל השנה, וה- "c" מצביע על כך שלפחות מארבעה חודשים יש טמפרטורות ממוצעות מעל 50 מעלות פרנהייט, או מעלות אחת בסולם הצלסיוס. המשקעים הם דלילים ובעיקר שלג, עם לא יותר מ- 18 סנטימטרים בשנה. בצפון אירופה, ברוסיה, בחלקים מאלסקה ובצפון קנדה יש טונדרה - כולם בסמוך לחוג הארקטי.
טונדרה נוצרת מכיוון שהאזור תופס יותר פחמן דו חמצני ממה שהוא מייצר. הטונדרה היא אחת משלושת הכיורים העיקריים של כדור הארץ. צמחים ילידי אזור הטונדרה אינם עוברים מעגל פוטוסינתטי רגיל. הם סופגים חמצן בחודשי הקיץ הקצרים אך קופאים במהירות בחורף ומלכודים פחמן דו חמצני. בדרך כלל צמחים מפטרים דו תחמוצת הפחמן כשהם מתפרקים, אך בטונדרה הם עוברים תופעה שנקראת permafrost. מדענים חשפו צמחים בני אלפי שנה שהוקפאו בסביבת הטונדרה.
קו הרוחב הצפוני והאקלים הקר באופן יוצא דופן יוצרים את מבנה האדמה הייחודי של הטונדרה. הפרפרפרוסט הוא שכבה של אדמת אדמה שקופאת כל השנה. בעלי החיים באזורי הטונדרה מונעים מלהתחפר אל פני השטח, כפי שעושים מינים רבים אחרים באקלים חם יותר. הפרפרפרוסט משמש כמחסום, ואינו מספק מחסה מפני הרוחות והטמפרטורות הקשות. רק חלק מהאשכים העיליים מופשרים במהלך חודשי הקיץ, והאדמה התחתונה נותרה פעילה מבחינה ביולוגית.
כמה צמחים ובעלי חיים הסתגלו לטונדרה ולתנאים הקשים שלה. צמחי כרית כמו אזוב, כרים וחזזון גדלים בשקעי סלע חמים בהם יש מחסה מפני הרוחות הקשות. זה יוצר רצפה תחתונה מעורפלת המכוסה ביצות ואגמים מדושנים. זה הופך את הטונדרה גם לסביבה עשירה בחרקים, התומכת במינים של יתושים, זבובים ותחתונים. בעלי חיים גדולים יותר כמו עזים הרים, שועלים וקרביבו הסתגלו לחיות בשמורת הטונדרה העקרה.