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位置：大致以北极为中心，介于亚洲、欧洲和北美洲之间，大部分为陆地所环抱。
面积：1310万平方千米，约相当于太平洋面积的1/14。约占世界海洋总面积4.1％，是地球上四大洋中最小最浅的洋。
范围：北冰洋被陆地包围，近于半封闭。通过挪威海、格陵兰海和巴芬湾同大西洋连接，并以狭窄的白令海峡沟通太平洋。在亚洲与北美洲之间有白令海峡通太平洋，在欧洲与北美洲之间以冰岛-法罗海隆和威维尔·汤姆孙海岭与大西洋分界，由丹麦海峡及北美洲东北部的史密斯海峡与大西洋相通。
深度：平均深度约1205米，最深处达5527米，是北冰洋最深点。
地理区域：根据自然地理特点，北冰洋分为北极海区和北欧海区两部分。北冰洋主体部分、喀拉海、拉普捷夫海、东西伯利亚海、楚科奇海、波弗特海及加拿大北极群岛各海峡属北极海区；格陵兰海、挪威海、巴伦支海和白海属北欧海区。
北极地区：北极圈以北的地区称北极地方或北极地区，包括北冰洋沿岸，亚、欧、北美三洲大陆北部及北冰洋中许多岛屿。北冰洋周围的国家和地区有俄罗斯、挪威、冰岛、格陵兰（丹）、加拿大和美国。北极地区有几十个不同的民族，其中因纽特人分布最广。
磁极：1985年北磁极的位置在西经102°54′，北纬78°12′。
海岸线：北冰洋地区大陆与岛屿的海岸线曲折，沿亚洲和北美洲海岸都有较宽的大陆架。
洋底地形：北冰洋陆棚发达，最宽达1200千米以上。中央横亘罗蒙诺索夫海岭，从亚洲新西伯利亚群岛横穿北极直抵北美洲格陵兰岛北岸，峰顶一般距水面1000～2000米，个别峰顶距水面仅900多米，有剧烈的火山和地震活动，它把北极海区分成加拿大海盆、马卡罗夫海盆（门捷列夫海岭将该海盆分隔为加拿大和马卡罗夫两个海盆）和南森海盆。海盆深度均在4000～5000米。在北冰洋中部还有许多海丘和洼地。格陵兰岛和斯瓦尔巴群岛之间有一带东西向海底高地，是北极海区与北欧海区的分界。北欧海区东北部为大陆架，西南部为深水区，以格陵兰海最深，达5527米。
气候：北冰洋气候寒冷，洋面大部分常年冰冻。北极海区最冷月平均气温可达-20℃～-40℃，暖季也多在8℃以下；年平均降水量仅75～200毫米，格陵兰海可达500毫米；寒季常有猛烈的暴风。北欧海区受北大西洋暖流影响，水温、气温较高，降水较多，冰情较轻；暖季多海雾，有些月份每天有雾，甚至连续几昼夜。北极海区，从水面到水深100～225米处的水温约为-1℃～-1.7℃，在濒海地带水温全年变动很大，为-1.5℃～8℃；而北欧海区的水面温度全年在2℃～12℃之间。此外，在北冰洋水深100～250米和600～900米处，有来自北大西洋暖流的中间温水层，水温为0℃～1℃。
洋流：北冰洋洋流系统由北大西洋暖流的分支挪威暖流、斯匹次卑尔根暖流、北角暖流和东格陵兰寒流等组成。北冰洋洋流进入大西洋，在地转偏向力的作用下，水流偏向右方，沿格陵兰岛南下的称东格陵兰寒流，沿拉布拉多半岛南下的称拉布拉多寒流。
冰盖与冰川：北冰洋水文最大特点是有常年不化的冰盖，冰盖面积占总面积的2/3左右。其余海面上分布有自东向西漂流的冰山和浮冰；仅巴伦支海地区受北角暖流影响常年不封冻。北冰洋大部分岛屿上遍布冰川和冰盖，北冰洋沿岸地区则多为永冻土带，永冻层厚达数百米。
极光：在北极点附近，每年有近6个月的时间是无昼的黑夜（10月至次年3月），这时高空有光彩夺目的极光出现，一般呈带状、弧状、幕状或放射状，北纬70°附近常见。其余半年是无夜的白昼。
渔业和海洋生物：北冰洋海洋生物相当丰富，以靠近陆地为最多，越深入北冰洋则越少。邻近大西洋边缘地区有范围辽阔的渔区，遍布繁茂的藻类（绿藻、褐藻和红藻）。海洋里有白熊、海象、海豹、鲸、鲱、鳕等。苔原中多皮毛贵重的雪兔、北极狐。此外还有驯鹿、极地犬等。
矿物：大陆架有丰富的石油和天然气，沿岸地区及沿海岛屿有煤、铁、磷酸盐、泥炭和有色金属。如伯朝拉河流域、斯瓦尔巴群岛与格陵兰岛上的煤田，科拉半岛上的磷酸盐，阿拉斯加的石油和金矿等。
北冰洋系亚、欧、北美三大洲的顶点，有连接三大洲的最短大弧航线，地理位置很重要。目前北冰洋沿岸有固定的航空线和航海线，主要有从摩尔曼斯克到符拉迪沃斯托克（海参崴）的北冰洋航海线和从摩尔曼斯克直达斯瓦尔巴群岛、雷克雅未克和伦敦的航线。