При общей площади около 40 тыс. кв. км Новосибирские острова — один из крупнейших архипелагов в Мировом океане.
Основание островов представлено гранитами. Их поверхность сложена многолетнемерзлыми горными породами (западная часть — это известняки и сланцы), рыхлыми осадочными отложениями и, в большом количестве, подземными льдами.
Рельеф архипелага преимущественно равнинный, с каменистыми россыпями и отдельными возвышенностями, поднимающимися до высоты около 400 м.
Новосибирские острова представлены в зоне арктического климата. Это очень суровый край, зимой здесь температура может упасть и до -50°С. Зато в летний период она иногда может подняться и выше +20°С. Снег не сходит с поверхности архипелага по 9 месяцев в году.
В наступившую после очередного оледенения эпоху потепления (каргинский век, 20-32 тыс. лет назад) климат островов был куда теплее нынешнего. Об этом говорят многочисленные находки остатков крупных кустарников: ольхи, березы, ивы.
В архипелаге три группы островов: Анжу, Де-Лонга и Ляховские.