És subsidiari de l’Atlàntic i es troba virtualment voltat per Noruega, Rússia, Alaska i el Canadà. Comunica amb l’oceà Atlàntic per tots dos costats de Grenlàndia a través de la badia de Baffin, l’estret de Davis i la mar de Labrador per la part oest i per la mar de Grenlàndia i la mar de Noruega per la part est i amb el Pacífic a través de l’estret de Bering. És una conca el·líptica i profunda, dividida en dues parts per una aresta (dorsal de Lomonosov) que va des de les illes de Nova Sibèria fins a l’illa d’Ellesmere.
És voltada per costes d’aigües poc profundes i mars marginals: la de Barentsz, la de Kara, la de Laptev, la de Sibèria Oriental, la dels Txuktxis i la de Beaufort. La plataforma continental és ampla a les costes europea i asiàtica i estreta a la costa americana. La profunditat màxima és de 5.355 m, situada a uns 740 km al nord de les illes Herald; a les proximitats del pol nord és de 4.305 m, i la mitjana de l’oceà és de 1.260 m.
Banya les illes del nord del Canadà i conté les illes Herald, Nova Sibèria, Wrangel, Terra del Nord, Nova Terra i l’arxipèlag de la Terra de Francesc Josep, en territori de Rússia, i les de Svalbard en territori norueg. La influència dels rius Mackenzie, Lena, Ienissei i Obi i la poca evaporació a les regions àrtiques crea una forta circulació de les aigües vers els oceans amb els quals connecta, principalment cap a l’Atlàntic on es formen els corrents freds de Grenlàndia i el calent de l’Atlàntic septentrional (de direcció sud-nord), i també a la costa d’Amèrica es forma el corrent fred del Labrador.
És recobert en gran part per banquises que arriben a un gruix de 3 m a l’hivern i de 2 m a l’estiu als llocs on no influeixen els corrents. Els icebergs formats en les geleres de Grenlàndia són de grans dimensions i són transportats vers el sud pels corrents freds ja esmentats. La salinitat és la més baixa de tots els oceans (33%). És un oceà molt explorat a causa de la importància estratègica, puix que comunica les costes de les dues grans potències actuals.
En els contactes entre les aigües fredes polars i les darreres manifestacions dels corrents càlids de l’Atlàntic procedents del corrent del Golf l’abundància de fitoplàncton ric en diatomees és molt gran i serveix d’aliment a un zooplàncton també molt ric, format bàsicament de petits crustacis, a expenses del qual viuen altres animals, com diverses espècies de balenes i molts peixos, entre els quals destaquen els gadiformes i l’areng (Clupea harengus). Entre els mamífers destaquen la beluga (Delphinapterus leucas), el narval (Monodon monoceros) i el marsuí (Phocaena phocaena).