Thiên nhiên châu Nam Cực là nơi cư ngụ cho sinh vật ái cực, thích ứng với sự khô cằn, nhiệt độ thấp, sự trần trụi thường thấy ở châu Nam Cực. Có một sự tương phản giữa khí hậu khắc nghiệt trong nội địa châu Nam Cực với điều kiện khí hậu vẫn tương đối "dịu" trên bán đảo Nam Cực hay trên các hòn đảo cận châu Nam Cực (nơi có khí hậu ấm áp hơn cùng sự dồi dào nước dạng lỏng). Đa phần mặt biển quanh đất liền phủ băng. Trái lại, lòng biển là môi trường sống ổn định hơn, cả trong cột nước lẫn trên đáy biển.Châu Nam Cực nghèo về đa dạng sinh học nếu so với các châu lục khác. Sự sống trên cạn tập trung dọc miền duyên hải. Chim biết bay làm tổ trên vùng bờ biển phần nào mát dịu hơn của bán đảo Nam Cực (BĐNC) và các đảo cận châu Nam Cực (CĐCCNC). Có tám loài chim cánh cụt, bảy loài chân màng cư ngụ trên châu Nam Cực-CĐCCNC; Nam Băng Dương là nơi sinh sống của 10 loài cá heo-cá voi, nhiều loài trong số này là loài di trú. Có rất ít loài động vật không xương sống trên đất liền, nhưng vài loài này lại có mật độ sống dày đặc. Dưới biển, động vật không xương sống cũng có mật độ cao – Euphausia superba kết thành bầy lớn dày đặc vào mùa hè. Hơn nữa, quần xã động vật vùng đáy nước cũng hiện diện.Trên 1000 loài nấm đã được ghi nhận trên và quanh châu Nam Cực. Mấy loài nấm lớn hơn chỉ sống trên CĐCCNC. Tương tự, hầu hết thực vật chỉ mọc trên CĐCCNC và rìa tây BĐNC. Có vài loài rêu và địa y bám lấy vùng nội địa khô cằn. Quanh châu Nam Cực còn có tảo và sinh vật phù du khác – thứ tạo nên cơ sở cho lưới thức ăn.Con người mang những loài mới đến, ảnh hưởng hệ động thực vật bản xứ. Sự đánh bắt cá và săn bắn quá mức đã làm sụt giảm mạnh số lượng nhiều loài. Ô nhiễm cùng biến đổi khí hậu đều đang đe doạ đến môi trường. Hệ thống Hiệp ước châu Nam Cực là một hiệp ước toàn cầu nhằm đảm bảo rằng châu Nam Cực chỉ là địa điểm nghiên cứu và hạn chế hoạt động con người.