北极地区是指北极圈（北纬66°34′）以北的广大区域，包括极区北冰洋、边缘陆地海岸带及岛屿、北极苔原和最外侧的泰加林带（taiga zone，针叶林带）。南极地区是指南极圈（南纬66°34′）以南的广大区域，为冰雪覆盖的大陆，周围岛屿星罗棋布。寒冷的气候、季节性冻结和消融的浮冰、漫长的冬季及其伴随的昏暗的光照（有时是24小时的黑夜）是极地生态系统的主要环境特征。极地生态系统存在着特殊的“海冰生物群落”，这是在海冰形成过程中，水体中的浮游生物被冻结在盐囊和卤道之中而形成的，主要包括游离病毒、细菌、自养藻、原生动物和后生动物等微小生物，构成了一个复杂的微型生物食物网。冰藻是其中最重要的类群，具有在弱光下生长的能力，也是磷虾主要的冬季食物。随着夏季的来临，海冰边缘区开始融化，海冰内的生物被融散到海水中，浮游植物大量繁殖形成水华，南极磷虾常在此集群觅食，集群的磷虾又吸引了海鸟、鲸和海豹等前来捕食，其中磷虾是南大洋海洋食物链的中心环节。海冰和海山对海岸的冲刷和撞击是影响极地生态系统底栖生物的主要环境因子。南、北极底栖生物群落在物种组成、多样性水平等方面存在显著差异。

极地生态系统非常脆弱，对全球气候变化极为敏感，一旦破坏将很难恢复。北极和南极位于地球的高纬度地区，因其在气候系统中的重要作用及其对气候变化响应的敏感性、独特的地质地貌特征等而具有重要的科学价值，成为许多国家地球与环境科学科研机构的重点研究领域，显著的气候变化、北极航道开通趋势加快更使其受到国际关注。