Восточное побережье омывается холодным Восточно-Гренландским течением и почти на протяжении всего года блокировано плавучими льдами, приносимыми из центральной части Северного Ледовитого океана. Более доступно с моря юго-западное побережье, омываемое тёплыми водами Западно-Гренландского течения. Почти постоянно блокировано льдами северное побережье острова. Берега сильно изрезаны глубокими и длинными фьордами, доходящими до краёв ледяного щита. Общая протяжённость береговой линии достигает 39 тыс. км.
Участки непокрытой льдом суши протягиваются в виде непрерывной полосы вдоль берегов острова, достигая местами ширины 200—250 км. Наиболее значительные территории они занимают на юго-западе и севере острова и представляют собой плоскогорья высотой 400—600 м, чередующиеся с горными массивами высотой до 1700—2000 м. Восточное побережье образует покрытые горными ледниками хребты, в одном из которых — хребет Уоткинса — расположена наиболее высокая вершина Гренландии и всей Арктики — г. Гунбьёрн, 3700 м. На западе древний кристаллический щит выходит на поверхность, образуя широкий, но прерывистый пояс массивов и нагорий побережья моря Баффина. Северный берег Гренландии — Земля Пири — также свободен от ледяного покрова, в виду низкой влажности воздуха, неспособного восполнять расход льда, а также малоподвижности северного края ледового щита.
Климат побережий морской, субарктический (к югу от 68° северной широты) и арктический; в области ледникового щита — континентальный арктический. Остров часто пересекают циклоны, сопровождающиеся сильными ветрами, резкими изменениями температуры и выпадением осадков. Для области ледникового щита характерны отрицательные значения годового радиационного баланса. Охлаждение воздуха над ледником вызывает образование антициклонов. Средняя температура января на побережье от −7 °C на юге до −36 °C на севере, а июля от 10 °C на юге до 3 °C на северо-западе. В центре Гренландии средняя температура февраля −47 °C (абсолютный минимум −70 °C), июля −12 °C. Годовое количество осадков на юге — 800—1100 мм, на севере — 150—250 мм, на леднике — 300—400 мм (почти исключительно — в виде снега). Крайняя юго-восточная оконечность Гренландии получает более 2500 мм осадков в год. В толще ледникового щита до самого ложа температура ниже −10 °C. Расход льда в краевой части щита, вызываемый летним таянием и отделением айсбергов, не компенсируется накоплением льдов внутри Гренландии, и ледник быстро сокращается — за период с 2000 г. по 2008 г. ледник уменьшился на 1,5×1012 тонн. Запаса воды в ледниковом щите Гренландии хватит, чтобы повысить уровень Мирового океана на 7 м.
Растительность в Гренландии приурочена к местам, свободным ото льда. На крайнем юге встречаются берёзовое криволесье, заросли рябины, ольхи, ивы и можжевельника, а также осоковые и злаково-разнотравные луга. На побережье до 80° северной широты преобладает тундра, на юге — кустарниковая (карликовая берёза, голубика, водяника и др.), на севере — мохово-лишайниковая, на северном побережье — разреженная растительность арктических пустынь.
На берегах обитают северный олень, мускусный овцебык (на севере), белый медведь (изображён на гербе), песец, полярный волк, лемминг, в прибрежных водах — гренландский кит, гренландский тюлень, морж и др. (всего 30 видов млекопитающих). Из птиц особенно распространены гаги, чайки и белые куропатки. Из рыб промысловое значение имеют треска, палтус, мойва, сёмга, акула. Промысел креветок.
Скорость таяния гренландских льдов превысила прогнозы экспертов. За период с 2000 по 2008 годы гренландский ледяной щит потерял 1,5 тысячи гигатонн. Статья, в которой исследователи описывают методы измерения, опубликована в журнале Science. Основные выводы работы приводит газета The Times.
Ученые измеряли, какое количество снега выпало над Гренландией за год и сравнивали эти цифры с данными об убывании льда в результате таяния. Кроме того, исследователи оценивали параметры гравитационного поля Земли. При уменьшении массы льда происходят локальные изменения поля. Оба метода дали сходные результаты.
По оценкам авторов, если таяние гренландских ледников продолжится с той же скоростью, что и сейчас, то к концу века за счет Гренландии уровень мирового океана поднимется на 40 сантиметров. Если потеря льда замедлится, то подъем составит 18 сантиметров. В общей сложности льды Гренландии могут "добавить" к уровню океана семь метров.