Dadas las latitudes del territorio el clima es frío, aunque existen grandes variaciones determinadas por la altitud, el grado de continentalidad y la misma latitud.

Cuanto más al sur, obviamente, más frío, llegando a un desierto nival en la Meseta del Polo Sur, sítio en el cual el porcentaje de humedad atmosférica es prácticamente el más bajo del planeta Tierra debido a que virtualmente toda el agua se encuentra en estado sólido. La zona más cálida se encuentra en el archipiélago de las Malvinas, seguida por la zona norte de la Isla Grande de Tierra del Fuego. En esas zonas las rachas fuertes de viento, predominantemente del sector sur, y la alta humedad provocan una "sensación térmica" (que puede explicarse por el calor metabólico que una persona pierde), por lo común mucho menor a la temperatura registrada por los termómetros.

También dadas las latitudes de esta provincia argentina, la heliofania es muy baja, pero el índice de radiación ultravioleta es elevado, siendo de destacar las grandes variaciones de los períodos de luz solar según las estaciones. Por ejemplo, en la ciudad septentrional de Río Grande en julio (durante el invierno austral) sólo se dan siete horas de luz solar, mientras que en esa misma ciudad en enero (es decir durante el verano austral) el número de horas con luz solar es de veinte.

A medida que se asciende de latitud tal variación de luz solar según las estaciones se hace aún más amplia: en el Polo Sur durante los casi seis meses de invierno es noche continua y los otros seis meses de "verano" polar son de prácticamente de un día continuo. Por otra parte, debido a las características del campo magnético terrestre en esas zonas, que produce una incurvación de los cinturones de Van Allen, las partículas de viento solar al entrar en la atmósfera provocan el meteoro llamado aurora polar que se intensifica cuando se incrementan las manchas solares.

La Isla Grande de Tierra del Fuego se encuentra diferenciada en dos biomas muy nítidos: las llanuras septentrionales son semejantes a las zonas esteparias de la Patagonia Oriental Extraandina y a los paisajes de las islas Malvinas. Esto es: estepas de gramíneas duras y tusacs o fachinales. Allí la combinación de clima frío y ventoso determina la ausencia de árboles, el desarrollo de arbustos y de extensas superficies herbáceas. Por contraste, la región precordillerana y andina del archipiélago fueguino (incluyendo a las islas del Año Nuevo y entre éstas a la isla de Los Estados) al ser perhúmeda es un bioma de densas forestas antiboreales (consideradas por su clima frío como bosques, y por la presencia de un denso sotobosque, como "selvas"), en las cuales predominan la lenga, ñire, coihue, canelo, y el leña dura, o especies alóctonas como los abetos y arces (durante los otoños y gran parte del verano la zona boscosa de Tierra del Fuego se cubre de un follaje en el cual predominan colores rojos y naranjas), bajo los árboles prospera un denso sotobosque de calafates, michay, notro, chaura, brezos, musgos etc, setas u hongos como el comestible llamado "pan de indio", líquenes como el "barba de viejo".

En la región andina del archipiélago fueguino (o Austrandia), el clima frío además favorece el desarrollo de tundras y de glaciares que descienden hacia la costa del Canal de Beagle así como de ríos cortos (Grande, Moneta, Ona, Lasifashaj, Pipo, etc.). Aunque de considerable caudal, especialmente en el estío, en el sector antártico abundan gigantescos glaciares. En las Malvinas son interesantes los ríos de piedra.