Các yếu tố phi sinh học là các phần không sống của hệ sinh thái. Các yếu tố phi sinh học của Nam Cực là nhiệt độ thấp, lượng mưa nhỏ và băng ở cực. Các yếu tố phi sinh học phối hợp với các yếu tố sinh vật hoặc sống để hình thành hệ sinh thái.
Nam Cực là một sa mạc vùng cực. Nó nhận được lượng mưa ít hơn 50 mm mỗi năm và độ ẩm tương đối giảm xuống thấp nhất là 0,03 phần trăm. Nam Cực vẫn duy trì lớp băng bao phủ trong những điều kiện này vì rất ít băng tuyết tan chảy hoặc thăng hoa. Thay vào đó, nó tiếp tục tích tụ theo thời gian, tạo thành lớp băng dày.
Ngoài môi trường sống ở đại dương và các tảng băng, Nam Cực còn có một hệ sinh thái phát triển mạnh gồm các hồ dưới nước. Các hồ này được bảo vệ khỏi cái lạnh bởi lớp băng và không tiếp xúc với ánh sáng mặt trời hoặc không khí thoáng trong ít nhất 120.000 năm. Một số ước tính khoa học cho rằng sự hình thành của chúng cách đây tới một triệu năm. Những hồ này tạo thành hệ sinh thái chưa được khám phá lớn nhất thế giới, bao phủ 9% diện tích Trái đất.
Cổ khuẩn và vi khuẩn được xác nhận là sống trong các hồ này và các điều kiện được đưa ra để hỗ trợ sinh vật nguyên sinh. Có khả năng là các loài giun nhỏ và động vật chân đốt có thể tồn tại trong hệ sinh thái này, nhưng nguồn cung cấp thức ăn có sẵn trong hồ sẽ không thể duy trì các sinh vật lớn hơn.
