北冰洋被加拿大、美国阿拉斯加、俄罗斯、挪威、冰岛和格陵兰（丹）环绕，有狭窄的白令海峡与太平洋相通；通过格陵兰海和许多海峡与大西洋相连。北冰洋大陆架面积宽广，占洋底的38%，其中以亚洲至北美洲一侧的大陆架最宽。
岛屿很多，数量仅次于太平洋，岛屿总面积达400万平方公里，主要的岛屿有格陵兰岛、斯匹次卑尔根群岛、维多利亚群岛等，其中格陵兰岛为世界最大的大陆岛。北冰洋地处髙纬度，气候严寒，整个海域没有夏季，严冬达半年之久。2012年8月25日，北冰洋海冰面积达观测史以来最小。
由于气候的原因，北冰洋区域内的生物种类很少，植物以地衣、苔藓等为主，动物主要有白熊、海象、海豹、鲸等。矿产资源最丰富的是石油。
1845年，匈牙利布达佩斯地理学会命名，经汉文翻译为北冰洋。洋名arctic源于希腊语，意指正对着大熊星座的海洋。
北冰洋由于气候严寒、冰层覆盖，对北冰洋调查的规模都较小，直到20世纪30年代以后才陆续在冰上建立漂浮科学站，开展一些较为系统的考察。
在气候条件比较好的沿海地区有人居住，主要生活着以捕鱼打猎为生的因纽特人和拉普兰等少数民族。当地居民有时会生吃肉类这样可以确保肉中维生素不被破坏，这也是因纽特人在没有蔬菜水果的情况下，能长期在极地生存下去的原因。
几乎一半的时间连续暗无天日，恰如漫漫长夜,难见阳光;而另一半日子，则多为阳光普照，只有白昼而无黑夜。由于这样，北冰洋上的一昼一夜，仿佛是一年而不是一天。此外，在北极点附近，每年近6个月是无昼的黑夜 〔10月-次年3月〕，这时北纬70°附近的高空常有光彩夺目的极光出现，一般呈带状、弧状或放射状。