南极洲以冰原气候占绝对优势，是地球上酷寒的地区。一年之中没有春夏秋冬之分，仅有暖、寒季的区别。暖季（11—3月），沿岸地带平均温度很少超过0℃，内陆地区平均温度为-20—-35℃；寒季（4—10月），沿岸地带为-20—-30℃，内陆地区为-40—-70℃。1967年初，挪威在极点附近记录到-94.5℃的低温。据估计，东南极洲上可能存在-95—-100℃的绝对低温。
南极洲之所以酷寒，主要是由于它所处纬度高、地势高、大陆终年被冰雪覆盖等原因造成的。南极洲绝大部分位于南极圈以内，那里暖季虽有几个月全是白天，但太阳高度角小，所获热量极少。冷季有很长时间沉没在漫长的黑夜里，根本见不到阳光。与同纬度的北极区相比，南极区暖季，地球位于近日点，据计算，南极区所获热量比北极区暖季多7％。但是，事实上南极区比北极区冷得多。这是因为北极区是海洋，南极区是陆地，二者热容量不同，造成南极区冷季地表强烈辐射，气温急剧下降。这也是气候酷寒的一个原因（表10-3）。
南极洲终年被冰雪覆盖，冰雪具有反射阳光的强烈作用。据观测，在漫长的极昼中，南极大陆上空辐射总量接近赤道，但有75—90％的辐射被反射，冰原大陆的辐射平衡值是负的，辐射平衡0°等值线和暖季海冰边缘的位置是一致的。由于冰雪反射，损失热量近20～25cal/cm2·a。
40°—60°S持续的西风环流对南极区的气候有极大影响，它在南极区周围造成一种特殊的“风壁”。这种“风壁”阻碍热带地区暖气流进入南极洲，也是造成该地气候酷寒的原因之一。
南极洲还是地球上风力最大和风暴最多的地区。由于南极大陆终年酷寒，形成一个强大的高压区，大陆外围是副极地低压带，因而风常从大陆吹向海洋，风速很大，一般风速达17—18m/s，有些地方甚至超过70m。维多利亚谷口阵风风速达90m/s，法国的一个南极观测站还记录到100m/s的风速，这是迄今全球观测到的最大风速。所以南极地区又有“风极”之称。冬季风暴较多，每次长达6—8天，狂风挟带着粒雪和冰屑，破坏作用很大。
南极洲降水稀少，年平均降水量为55mm，居各大陆之末。南极半岛降水可多达600mm，大陆边缘地区年平均降水量可达500mm左右，但绝大部分地区年降水不足250mm。降水形式主要为固态降水。降水稀少的主要原因是：南极洲地势高耸，常年为冷高压控制；沿海地区有巨大冰障的阻挡，又加以40°—60°S间盛行西风形成的“风壁”，使暖湿空气难以进入南极大陆内部。
南极大陆一般没有河流。仅在冰川下部有些流入海洋的水流。沿大陆边缘在暖季可以见到一些静水体。在大陆的“绿洲”上有一些咸水或淡水湖泊，一般为内陆湖泊。