Северо-Восточная Сибирь располагается в высоких широтах и на севере омывается морями Северного Ледовитого океана. Крайняя северная точка материка — мыс Святой Нос — лежит почти под 73° с. ш. (а остров Генриетты в архипелаге Де-Лонга — даже под 77° с. ш.); наиболее южные районы в бассейне реки Маи достигают 58° с. ш. Примерно половина территории страны лежит севернее Полярного круга.
Северо-Восточная Сибирь — страна с разнообразным и контрастным рельефом. В ее пределах располагаются горные хребты и плоскогорья, а на севере — плоские низменности, протянувшиеся вдоль долин крупных рек далеко на юг. Вся эта территория принадлежит к Верхоянско-Чукотской области мезозойской складчатости. Основные процессы складкообразования происходили здесь преимущественно во второй половине мезозоя, но формирование современного рельефа обусловлено главным образом новейшими тектоническими движениями.
Климат страны суровый, резко континентальный. Амплитуды абсолютных температур составляют местами 100-105°; зимой бывают морозы до -60 -68°, а летом жара иногда достигает 30-36°. На равнинах и в невысоких горах страны осадков выпадает немного, а в крайних северных районах годовое количество их так же невелико, как в пустынных районах Средней Азии (100-150 мм). Повсюду встречается вечная мерзлота, сковывающая грунты на глубину нескольких сот метров.