במהלך שלושת העשורים האחרונים עלו הטמפרטורות בקוטב הצפוני ובטונדרה הארקטית בשיעור הגבוה כמעט פי שניים משיעור העלייה באזורים אחרים בעולם. 

עליית הטמפרטורה גורמת לירידה בהיקף כיסוי הקרח הארקטי. 
כ-66% מכיסוי הקרח בארקטיק הוא כיסוי קבוע, כלומר כיסוי אשר לא נמס בקיץ, אולם על פי המחקרים, גם כיסוי קרח זה נמס בעשורים האחרונים בקצב של כ-9% בעשור. כתוצאה מכך, כיסוי הקרח הארקטי יורד, ושטח הקרח הכללי הולך ומתמעט. 
שטח הקרח כיום הוא הנמוך ביותר שנמדד מאז שהתחילו צילומי לווין של האזור בשנת 1973. 
אם מגמה זו תימשך, כיסוי הקרח צפוי להיעלם עד לשנת 2100. 

דו"ח הערכה של תוכנית הסביבה של האו"ם והאגף להתראה מוקדמת והערכה - UNEP/DEWA מצא כי כיסוי הקרח באוקיינוס הארקטי בקיץ התכווץ בחמישים השנים האחרונות בכ-27%, בגלל בעיקר עליית הטמפרטורות. בשלושים השנים האחרונות, הואץ קצב איבוד מעטה הקרח הארקטי ב- 20% בהשוואה לקצבים שלפני כן. בשני העשורים האחרונים עובי שכבת הקרח בים ירדה בקצב של 9-7% בעשור. מודלים אקלימיים צופים כי אם ימשכו מגמות ההתחממות, עד סוף המאה הנוכחית לא יהיה יותר כיסוי קרח על פני הים הארקטי בקיץ. 

ההתחממות הגלובאלית מאיימת גם על הטונדרה הארקטית. שכבת הקרקע הקפואה של הטונדרה הארקטית היא ברובה אדמה בוצית קפואה, שרק שכבתה העליונה נמסה; הקרקע הקפואה שמתחת – permafrost – אינה נמסה. כיום, בשל ההתחממות הגלובאלית, גם הקרקע הקפואה, ולא רק פני השטח, עוברת תהליכים של המסה. 
על פי דוח IPCC לשנת 2007, האזור הארקטי הוא אחד מארבעת האזורים שימשיכו להיות מושפעים במידה הרבה ביותר מההתחממות הגלובאלית. 

 
נתונים ראשוניים על שנת 2011 מעידים שבשנה זו ירד היקף הכיסוי לערך נמוך יותר – 4.33 מיליון קמ"ר.  המגמה היא כפי הנראה תוצאה של שינויים טבעיים בטמפרטורת האוויר והאוקיינוסים ודגמים של סירקולציות אטמוספריות, וכן של שינויי אקלים. בעוד שמחסור בנתונים מתועדים מונע הסקת מסקנות ודאיות, קיימת דאגה שתהליכי משוב כמו ירידה בהחזר הקרינה מכדור הארץ (אלבדו) עלולים להוביל בעתיד למצב של היעלמות קרחונים בחודש ספטמבר. על פי אחת התחזיות תסריט זה יכול להתממש כבר ב-2040.

מעטה הקרח בים הארקטי בקיץ הצטמצם מאוד בעשרות השנים האחרונות, כפי שאפשר לראות בצמד התמונות מ-1991 (העליונה) ומ-2010 (התחתונה).

היקף כיסוי הקרח באזור הארקטי ב-2010 לעומת ב-1991
הנתונים ליצירת תמונות אלו הוא מה-Defense Meteorological Satellite Program ,(DMSP) Special Sensor Microwave Imager.
 יצירת התמונות: NASA.
קרחון MUIR באלסקה, ארצות הברית כפי שנראה ב-2004 לעומת ב-1941

קרחון MUIR באלסקה, ארצות הברית. כמו קרחונים רבים גם הוא השתנה במאה האחרונה. משמאל: הקרחון באוגוסט 1941, צילום: William O. Field. מימין: הקרחון באוגוסט 2004, צילום: Bruce F. Molnia of the United States Geological Survey (USGS). מקור זוג הצילומים: אוסף זוגות הצילומים של ה- NSIDC.


מאגר הידע