北冰洋被加拿大、美國阿拉斯加、俄羅斯、挪威、冰島和格陵蘭（丹）環繞，有狹窄的白令海峽與太平洋相通；通過格陵蘭海和許多海峽與大西洋相連。北冰洋大陸架面積寬廣，占洋底的38%，其中以亞洲至北美洲一側的大陸架最寬。
島嶼很多，數量僅次於太平洋，島嶼總面積達400萬平方公里，主要的島嶼有格陵蘭島、斯匹次卑爾根群島、維多利亞群島等，其中格陵蘭島為世界最大的大陸島。北冰洋地處髙緯度，氣候嚴寒，整個海域沒有夏季，嚴冬達半年之久。2012年8月25日，北冰洋海冰面積達觀測史以來最小。
由於氣候的原因，北冰洋區域內的生物種類很少，植物以地衣、苔蘚等為主，動物主要有白熊、海象、海豹、鯨等。礦產資源最豐富的是石油。
1845年，匈牙利布達佩斯地理學會命名，經漢文翻譯為北冰洋。洋名arctic源於希臘語，意指正對著大熊星座的海洋。
北冰洋由於氣候嚴寒、冰層覆蓋，對北冰洋調查的規模都較小，直到20世紀30年代以後才陸續在冰上建立漂浮科學站，開展一些較為系統的考察。
在氣候條件比較好的沿海地區有人居住，主要生活著以捕魚打獵為生的因紐特人和拉布蘭等少數民族。當地居民有時會生吃肉類這樣可以確保肉中維生素不被破壞，這也是因紐特人在沒有蔬菜水果的情況下，能長期在極地生存下去的原因。
幾乎一半的時間連續暗無天日，恰如漫漫長夜,難見陽光;而另一半日子，則多為陽光普照，只有白晝而無黑夜。由於這樣，北冰洋上的一晝一夜，仿佛是一年而不是一天。此外，在北極點附近，每年近6個月是無晝的黑夜 〔10月-次年3月〕，這時北緯70°附近的高空常有光彩奪目的極光出現，一般呈帶狀、弧狀或放射狀。