يحدد العلماء حدود المنطقة القطبية الشمالية بطرق مختلفة. فبالنسبة لعالم الفلك تكون دائرة القطب الشمالي حدود المنطقة، انظر: الدائرة القطبية الشمالية؛ المحيط القطبي الشمالي . ويرى علماء آخرون أن المنطقة القطبية الشمالية هي المنطقة التي يحيط بها خط مرسوم عبر جميع الأماكن الشمالية والتي يصل فيها متوسط درجة الحرارة إلى 10°م. ويعرف هذا الخط باسم خط التحارر الصيفي العشري، ويلي هذا الخط مباشرة خط الشجرة، وهو الخط الذي لاتنمو الغابات في شماله ويعيش كثير من الحيوانات والطيور في هذه الغابات، وهي لاتستطيع أن تستمر على قيد الحياة في المنطقة المتجمدة. ونتيجة لذلك يكوِّن كل من خط التحارر الصيفي العشري وخط الشجرة حدا جغرافيا مهمًا. والمنطقة القطبية الشمالية بوجه عام تشمل الأجزاء الشمالية من ألاسكا وكندا والنرويج والسويد وفنلندا وروسيا. كما أنها تشمل كلا من جرينلاند ومعظم أيسلندا.
المنطقة القطبية الشمالية الحقيقية. يمر خط التحارر الصيفي العشري جنوب الطرف الجنوبي من جرينلاند. ويبدأ في كندا من خليج جووسي ولبرادو، ويمر بتشرتشل التي تقع على خليج هدسون حتى يصل إلى خليج ليفربول، في بحر بوفورت. ويتوازى خط التحارر الصيفي العشري مع الحافة الجنوبية لسلسلة بروكس في ألاسكا، ثم يتجه جنوبا بمحاذاة بحر بيرنج حتى جزر ألوشيان، ثم يتجه شمالا للمرة الثانية من طرف جزر ألوشيان حتى خليج أنادير في سيبريا ثم يتجه ليتبع دائرة القطب الشمالي. وينحرف هذا الخط عند الجزء الغربي من روسيا تجاه الشمال بحيث يكاد يلمس الساحل الشمالي للنرويج، ثم يتجه ناحية الجنوب ويخترق جنوب النرويج فيما عدا الساحل الجنوبي لأيسلندا.