由于海拔高，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℃。南极大陆的年平均气温为-25℃。南极沿海地区的年平均温度为-17～-20℃左右；而内陆地区的年平均温度则为-40～-50℃；东南极高原地区最为寒冷，年平均气温低达-57℃。
到现在为止，地球上观测到的最低气温为摄氏-89.6℃，这是1983年7月俄罗斯在南极设立的“东方”站记录到的，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。
南极位于地球上纬度最高的地区，太阳的入射角最小，阳光只能斜射到地表，而斜射的阳光热量又最低。再者，南极大陆地表95%被白色的冰雪覆盖，冰雪对日照的反射率为80%～84%，只剩下不足20%到达地面，而这可怜的一点点热量又大部分被反射回太空。南极的高海拔和相对稀薄的空气又使得热量不容易保存，所以南极异常寒冷。
南极不仅是世界最冷的地方，也是世界上风力最大的地区。那里平均每年8级以上的大风有300天，年平均风速19.4米/秒。1972年澳大利亚莫森站观测到的最大风速为82米/秒。法国迪尔维尔站曾观测到风速达100米/秒的飓风，这相当于12级台风的3倍，是迄今世界上记录到的最大风速。
南极风暴所以这样强大，原因在于南极大陆雪面温度低，附近的空气迅速被冷却收缩而变重，密度增大。而覆盖南极大陆的冰盖就像一块中部厚、四周薄的“铁饼”，形成一个中心高与沿海地区之间的陡坡地形。变重了的冷空气从内陆高处沿斜面急剧下滑，到了沿海地带，因地势骤然下降，使冷气流下滑的速度加大，于是形成了强劲的、速度极快的下降风。
南极没有四季之分，仅有暖、寒季的区别。暖季11月至3月；寒季4月至10月。暖季时，沿岸地带平均温度很少超过0℃，内陆地区平均温度为-20～-35℃；寒季时，沿岸地带为-20～-30℃，内陆地区为-40～-70℃。1967年初，挪威在极点附近测得-94.5℃的低温。据估计，在东南极洲上可能存在-95～-100℃的低温。
极光
极光是由太阳带电的粒子碰撞地球的两极的磁场，在天空中发生放电时，所产生的现象。
太阳是一个庞大而炽热的气体球，在它的内部和表面进行着各种化学元素的核反应，产生了强大的带电微粒流，并从太阳发射出来，用极大的速度射向周围的空间。当这种带电微粒流射入地球外围那稀薄的高空大大气层时，就与稀薄气体的分子猛烈地冲击起来，于是产生了发光现象，这就是极光。
有的极光是黄绿色的，有的是红色、紫色、蓝色，有的像空中垂下的帘幕随风摆动，有的像不断攒动的火苗，映红天空，有的像强大的探照灯光，在天空摇曳。有的光华一闪，倏然既逝，有的持续很长时间。
风极
一般来讲，只有在太平洋上热带风暴（台风）可以达到12级，但是在南极，12级以上的暴风却是家常便饭。南极大陆是风暴最频繁、风力最大的大陆，风速在每小时100千米以上的大风在南极是经常可以遇到的。南极大陆沿海地带的风力最大，平均风速为每秒17～18米，而东南极大陆沿海一带风力最强，风速可达每秒40～50米。
在法国南极观测站“迪尔维尔”曾测到每秒100米的大风，相当12级台风风速的3倍，而它的破坏力相当于12级台风的近10倍。这是迄今为止世界上记录到的最大的风。因此，南极又被称之为“风极”。
除了严寒之外，狂风则是科学考察人员在南极所遇到的另外一个天险。狂风会很快带走人体的热量，使人发生冻伤甚至冻死事故。极夜的风暴，其速度有时超过每秒30米，比12级台风凌厉得多。此时若有人身置户外，便会有生命之虞。
人们难以忘记，1960年10月10日下午，在日本昭和站进行科学考察的福岛博士，走出基地食堂去喂狗，突遇每秒35米的暴风雪，从此再没有回来。直到1967年2月9日，他的保存完好的尸体，在距站区4.2公里处出现。