由于南极海拔高，空气稀薄，再加上冰雪表面对太阳辐射的反射等，使得南极大陆成为世界上最为寒冷的地区，其平均气温比北极要低20摄氏度。南极大陆的年平均气温为负25摄氏度。南极沿海地区的年平均温度为零下17至零下20摄氏度左右；而内陆地区的年平均温度则为零下40至零下50摄氏度；东南极高原地区最为寒冷，年平均气温低达负53摄氏度。地球上观测到的最低气温为摄氏负93.2摄氏度，这是2010年8月美国记录到的，在这样的低温下，普通的钢铁会变得像玻璃一般脆；如果把一杯水泼向空中，落下来的竟然是一片冰晶。南极的寒冷首先是与它所处的高纬度地理位置有关，由于高纬度地理位置，导致了在一年中漫长的极夜期间没有太阳光。同时，与太阳光线入射角有关，纬度越高，阳光的入射角越小，单位面积所吸收的太阳热能越少。