Береговая линия архипелага отличается большой изрезанностью, изобилуя, особенно на западе, обилием глубоко вдающихся в сушу заливов — типичных фьордов. Наиболее крупные из них — залив Рейнеке, губа Логинова и губа Саханиха, с крутыми обрывистыми берегами. На юге острова берега имеют типичный шхерный характер. Но самые впечатляющие фьорды находятся на Северном острове, где в их кутовых частях (вершинах) в воду обрываются языки выводных ледников.
Особо интересными природными объектами являются покровные ледники и в целом явление оледенения. Новая Земля отличается интенсивным оледенением, обусловленным спецификой климата в этом районе Арктики. Здесь созданы все условия для образования и существования покровных ледников — сравнительно большое количество твердых осадков, низкие среднегодовые температуры воздуха, холодное лето и большое альбедо покрытой снегом и льдом поверхности. Большая часть Северного острова (по протяженности около 340 км, начиная с самого севера архипелага, и наибольшей ширине до 70 км на широтах между 75° и 76° с. ш.) и прилегающая к проливу Маточкин Шар центральная часть Южного острова находятся в области покровного, полупокровного и горного оледенений. Область оледенения на архипелаге составляет более 24 тыс. км 2. Архипелаг является единственным районом России, где представлены все существующие формы оледенения — покровное, сетчатое, горно–долинное, а также ледниковый щит. К северу от 75° с. ш. находится наибольшая область сплошного ледникового щита, где толщина льда достигает 250–300 м. Ледниковый покров тут состоит их двух частей — собственно Новоземельского ледникового щита с высотами до 1000 м, расположенного с северу от полуострова Адмиралтейства до 66° в. д., и Северной ледниковой шапки с высотами 550–600 м, отделенной от основного ледникового щита долиной Святой Анны.
Наряду с общей тенденцией отступания ледников, которая прослеживается, по крайней мере, на протяжении последних четырехсот с лишним лет (их исходное состояние было зафиксировано в 1594–1597 гг. экспедициями В. Баренца), на Новой Земле есть и наступающие ледники. Это, например, ледники Петерсена и Шокальского. На архипелаге встречаются как активные, так и малоподвижные ледники. Из наблюдений на леднике Шокальского в средней его части была определена скорость движения льда — 100–150 м в год. В центральных частях ледникового покрова, на высотах 700 м и более, т. е. в области питания, скорость движения ледников уменьшается до 10–20 м в год. Наибольшие же значения скоростей движения ледников отмечены на перевалах через барьеры, где она доходит до 300–600 м в год. Интересно, что зимой скорость движения ледников по сравнению с летом уменьшается примерно в два раза.
Находясь на Новой Земле, интересно наблюдать и такое явление, как образование айсбергов. Они формируются у спускающихся в море краевых участков ледниковых языков. Особенно живописную картину представляют узкие заливы–фьорды, в вершинах которых постоянно с огромным шумом, похожим на разрывы мощных снарядов или бомб, под давлением веса ледяной громады глетчера от него обрываются в море многометровые горы зеленоватого льда, поднимающие небольшие «цунами». Отсюда по всей длине залива, словно стаи белых загадочных птиц причудливой формы, «плывут» в открытое море новообразованные айсберги.
Климат. Архипелаг расположен в двух климатических поясах — арктическом и субарктическом. На Новой Земле было бы еще значительно холоднее, если бы не теплые воды Гольфстрима, нордкапская ветвь которого, пусть и уже почти охлажденная, но все же доходит до архипелага. Она упирается в его западное, баренцево–морское побережье, где зимние температуры могут быть на 5 и более градусов выше, чем на восточном, карском.
Характерными чертами климата новоземельского архипелага являются большая влажность воздуха, почти постоянно хмурое небо (число ясных дней в году не превышает 29), частые и довольно значительные атмосферные осадки (от 190 мм на мысе Желания в самой северной точке архипелага до 300 мм на мысе Выходном; количество осадков на ледниках достигает 600 мм в год), туманы и постоянные сильные ветра, сопровождающиеся метелями, почему и нередко еще Новую Землю называют «Страной ветров».
В арктическом поясе находится северная часть архипелага — остров Северный и близлежащие к нему мелкие острова, остальная часть Новой Земли лежит в субарктическом поясе. В северной части архипелага средние температуры самого холодного месяца колеблются от‑15 до‑20 °C на западном побережье, а на восточном от‑20 до —30 °C. Средние температуры наиболее теплого месяца на побережье достигают +5 °C, а на море‑0 — +5 °C. Для южной части Новой Земли средние температуры января составляют —5°, — 10 °C — на западе и —10°, — 25 °C — на востоке. Июльские температуры достигают +10 °C на суше и +5 °C на море.