Климат арктический, суровый. Зима продолжительная и холодная, с сильными ветрами (скорость 40—50 м/с) и метелями. Морозы достигают −40 °C. Средняя температура самого тёплого месяца — августа — от 2, 5 °C на севере до 6, 5 °C на юге. На самом архипелаге множество малых озер, под лучами солнца температура воды в южных районах может достигать 18 °C.
Самое большое озеро имеет название Гусиное, в котором водится множество рыбы. Растительность в южной части составляет в большинстве карликовые березы, мох и низкая трава, в районах вблизи рек, озер и заливов растет множество грибов: грузди, опята и др. Из животных распространены лемминги, а также северный олень и белый медведь, которые приходят в южные районы с наступлением холодов, являясь угрозой местным жителям. Также летом прилетают для размножения птицы: полярный воробей, утка, гусь.
Около половины площади Северного острова занимают ледники. На площади около 20 000 км² — сплошной ледяной покров, простирающийся почти на 400 км в длину и до 70—75 км в ширину. Мощность льда свыше 300 м. В ряде мест лёд спускается в фьорды или обрывается в открытое море, образуя ледяные барьеры и давая начало айсбергам. На Южном острове — участки арктической тундры.
В административном плане архипелаг является отдельным муниципальным образованием Архангельской области. В административном центре — посёлке городского типа Белушья Губа, расположенном на Южном острове — проживает 2, 6 тыс. чел. (2006). Второй населённый пункт на Новой Земле, существующий в настоящее время, — посёлок Рогачёво (Новая Земля), в 12 км от Белушьей Губы. Здесь находится военный аэродром. Ранее в 350 км к северу на южном берегу пролива Маточкин Шар существовал также посёлок Северный, база подземных испытаний, горных и строительно-монтажных работ. На Северном острове в настоящее время населённых пунктов нет.
Кроме того, на островах проживает местное коренное население — ненцы — примерно 100 человек, которые занимаются охотой и рыбной ловлей.
Ядерный полигон Новая Земля — один из множества ядерных полигонов в мире, на котором живет население и использует его в сельскохозяйственных целях.
.
