全书共分10章：第一章介绍南北极的地理环境与气候特征，回顾我国极地科学考察成就，概述极地海洋在全球气候系统中的地位和重要性。第二章讲解极地气象，包括天气特征、气候变化、极地大气环流、边界层过程、大气成分与臭氧变化，以及我国考察站的观测成果。第三章从海冰基本概念出发，介绍其形成、生长和物理特性，分析海冰类型及冰间湖等特殊现象。第四章阐述格陵兰和南极冰盖、冰架的基本特征，讨论冰盖物质平衡与冰流系统演变，以及冰架与海洋相互作用。第五章介绍南大洋主要水团、环流和锋面系统，分析其物理特征、形成与变异机制等。第六章将北冰洋与北欧海、白令海等作为统一系统，介绍其环流格局和水团特征。第七章重点讨论极地海洋的碳循环、碳汇过程、酸化脱氧及生源要素循环，分析气候变化下的极地生物地球化学过程。第八章介绍极地观测技术，包括现场平台、观测装备、卫星遥感与反演方法，并综述国际主要极地观测计划和数据产品。第九章总结极地各圈层(海冰、海洋、冰架、冰盖)数值模型及其耦合模式，展示主流模式的典型应用。第十章介绍全球变暖对极地大气、海洋及冰雪系统的影响，重点探讨极地海洋环境的剧烈变化及其潜在驱动机制，并进一步阐述这些变化对全球气候模式的影响。