Saarestiku pindala on 83 tuhat km². Põhjast lõunasse on saarestiku pikkus 925 km. Lõunasaare laius on kuni 143 km, Põhjasaare laius kuni 123 km. Saared on mägised, olles Uurali mäestiku jätkuks.
Kliima on arktiline. Talv on pikk ja külm, kuni -40 °C, tuule kiirus ulatub kuni 40–50 m/s. Kõige soojema kuu, augusti keskmine temperatuur on -2,5 °C põhjas kuni +6,5 °C lõunas.
Umbes poole Põhjasaarest, 20 000 km², hõlmavad liustikud. Pidev jääkilp on 400 km pikkune, 70–75 km laiune ja üle 300 meetri paks. See on Venemaa suurim jääkilp. Mitmel pool ulatub liustik mereni. Sealt laskuvad merre jäämäed.