Lãnh nguyên là một trong những vùng lạnh nhất trên hành tinh, với nhiệt độ trung bình là 16 độ F. Một số yếu tố chính giúp các nhà địa chất và môi trường xác định các điều kiện của một lãnh nguyên. Hệ thống Koppen phân loại một lãnh nguyên là Dfc. Chữ "D" liên quan đến vùng lãnh nguyên có khí hậu tuyết. "F" là viết tắt của lượng mưa đủ quanh năm và "c" chỉ ra rằng dưới bốn tháng có nhiệt độ trung bình trên 50 độ F, hoặc 1 độ theo thang độ Celsius. Lượng mưa thưa thớt và chủ yếu là tuyết, không quá 18 inch mỗi năm. Có những lãnh nguyên ở phía bắc châu Âu, Nga, một phần của Alaska và miền bắc Canada - tất cả đều gần Vòng Bắc Cực.
Một lãnh nguyên hình thành bởi vì khu vực này hấp thụ nhiều carbon dioxide hơn so với nó tạo ra. Lãnh nguyên là một trong ba bể chứa carbon dioxide chính của Trái đất. Thực vật bản địa ở vùng lãnh nguyên không trải qua một chu kỳ quang hợp thường xuyên. Chúng hấp thụ oxy trong những tháng mùa hè ngắn ngủi nhưng nhanh chóng đóng băng trong mùa đông và bẫy carbon dioxide. Thông thường thực vật thải ra carbon dioxide khi chúng bị phân hủy, nhưng ở vùng lãnh nguyên, chúng trải qua một hiện tượng gọi là permafrost. Các nhà khoa học đã phát hiện ra những cây hàng nghìn năm tuổi bị đóng băng trong vùng băng giá vùng lãnh nguyên.
Vĩ độ bắc và khí hậu lạnh bất thường tạo ra cấu trúc đất độc đáo của vùng lãnh nguyên. Lớp băng vĩnh cửu là một lớp đất của Trái đất đóng băng quanh năm. Các động vật ở vùng lãnh nguyên được ngăn không cho chui vào bề mặt, vì rất nhiều loài khác làm ở vùng khí hậu ấm hơn. Lớp băng vĩnh cửu hoạt động như một rào chắn, không cung cấp nơi trú ẩn khỏi những cơn gió và nhiệt độ khắc nghiệt. Chỉ một phần của lớp đất mặt trong những tháng mùa hè, và đất thấp hơn vẫn không hoạt động về mặt sinh học.
Một số thực vật và động vật đã thích nghi với lãnh nguyên và điều kiện khắc nghiệt của nó. Cây đệm như rêu, thạch thảo và địa y mọc trong những vùng đất đá ấm áp, nơi có nơi trú ẩn khỏi những cơn gió khắc nghiệt. Điều này tạo ra một tầng dưới sũng nước được bao phủ bởi đầm lầy và hồ nước lầy lội. Điều này cũng làm cho lãnh nguyên trở thành một môi trường giàu côn trùng, hỗ trợ các loài muỗi, ruồi và muỗi. Những động vật lớn hơn như dê núi, cáo và caribou đã thích nghi để sống ở vùng đất hoang cằn cỗi.