В провинции преобладают невысокие аккумулятивные равнины (средняя высота — 60—80 м), расчлененные короткими неглубокими долинами. В связи с широким распространением подземных льдов и мощной толщей вечной мерзлоты весьма характерны формы рельефа мерзлотно-солифлюкционного происхождения: термокарстовые котловины, морозобойные трещины, байджарахи и т.д.
Возвышенные участки островов представляют собой эрозионно-денудационные платообразные равнины, особенно характерные для островов Котельного (высшая точка — гора Малахатин-Т а с — 374 м), Большого Ляховского (гора Эмий-Тас — 311 м) и небольших островов архипелага Де-Лонга, высота которых местами превышает 400 м. На последних встречаются покровы современных ледников, занимающие около 52% площади архипелага; мощность их достигает 140—150 м.
Климат островов суровый, типично арктический. Продолжительность холодного периода не менее восьми-девяти месяцев; средняя температура января от —28 до —31°, что несколько выше, чем на материковом побережье страны. Это объясняется влиянием расположенной к северу от островов в Ледовитом океане «сибирской полыньи», откуда поступают массы менее холодного воздуха, вызывающие повышение температуры. Лето очень короткое и холодное (средние температуры июля и августа 1—3°, максимальные 10—13°; безморозный период отсутствует). Годовое количество осадков колеблется от 70 до 120 мм; максимум их приходится на август.
Почвенный покров развит слабо, так как большая часть территории островов занята щебнистыми россыпями или песчаными и суглинистыми отложениями, слабо затронутыми процессами почвообразования. Только на небольших участках встречаются примитивные скрытоглеевые арктические почвы. Поверхность аккумулятивных равнин покрыта крайне разреженной кустарничково-моховой растительностью арктической пустыни. Даже на южных островах встречаются не более 80 видов цветковых растений; среди них особенно типичны камнеломки (Saxifraga oppositifolia), пушица (Eriophorum angustif/olium), полярный мак (Papaver radicatum), гравилат, куропаточья трава (Dryas punctata), арктические ивы (Salix reptans, S. glauca), а из лишайников — тамнолия (Thamnolia vermicularis). Растительность повышенных участков островов, особенно архипелага Де-Лонга, еще беднее: здесь на скалах и осыпях преобладают мхи и лишайники.
Большая часть промысловых животных на зиму откочевывает на материк.
