Πριν από 500 εκατομμύρια χρόνια, κατά την περίοδο της Κάμβριας, η Ανταρκτική βρισκόταν στον ισημερινό, ένα ζεστό κλίμα που περιβαλλόταν από ζωή στις ρηχές θάλασσες της υφαλοκρηπίδας της. Τα επόμενα 140 εκατομμύρια χρόνια, η ήπειρος παρασύρθηκε νότια, με επίκεντρο τον Νότιο Πόλο, όπου και παραμένει έκτοτε. Παρά τη θέση της, για το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου, η Ανταρκτική ήταν μια σχετικά ζεστή ήπειρος, ακόμη και μια καυτή έρημος για δεκάδες εκατομμύρια χρόνια. Μόλις πριν από 50 εκατομμύρια χρόνια, η Ανταρκτική είχε ένα τροπικό ή υποτροπικό κλίμα, γεμάτο με μαρσιποφόρα πανίδα, οι απόγονοι της οποίας βρίσκονται σήμερα στην Αυστραλία και σε ορισμένα μέρη της Νότιας Αμερικής.
Πριν από περίπου 40 εκατομμύρια χρόνια, η υπερήπειρος της οποίας ήταν μέρος η Ανταρκτική, η Gondwana, άρχισε να διαλύεται. Αυτό επέτρεψε να δημιουργηθεί κρύο νερό και να κυκλοφορήσει γύρω από τη νότια ήπειρο, εκτοπίζοντας τα θερμά ρεύματα βορρά-νότου που προηγουμένως έκαναν την περιοχή ζεστή. Για δεκάδες εκατομμύρια χρόνια, άρχισαν να σχηματίζονται παγετώνες στην ήπειρο, καλύπτοντάς την ως επί το πλείστον πριν από 15 εκατομμύρια χρόνια. Πέρασαν μόλις 6 εκατομμύρια χρόνια που τα καλύμματα πάγου έφτασαν στη σημερινή τους έκταση. Σήμερα, το 98% της ηπείρου καλύπτεται από πάγο.
Η σύγχρονη πανίδα της Ανταρκτικής συντηρείται κυρίως από την πενιχρή χλωρίδα της ηπείρου, η οποία αναπτύσσεται μόνο κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, και συνήθως για λίγες μόνο εβδομάδες το πολύ. Η πλειονότητα των φυτών εκεί είναι τα ίδια φυτά που εξελίχθηκαν αρχικά για να ζήσουν στη γη – μη αγγειακά φυτά όπως τα βρύα και τα συκωτάκια. Πολυάριθμοι μικροοργανισμοί αποτελούν την πλειοψηφία όλων των φωτοσυνθετικών οργανισμών στην ήπειρο. Συνολικά, η Ανταρκτική περιέχει περίπου 200 είδη λειχήνων, 50 μη αγγειακά φυτά και μόνο ένα ζευγάρι ανθοφόρων φυτών, τριχόχορτο της Ανταρκτικής και μαργαριτάρι της Ανταρκτικής. Τα τελευταία χρόνια, λόγω της υπερθέρμανσης του πλανήτη, τα ποσοστά βλάστησης μεταξύ των σπόρων έχουν αυξηθεί, με αποτέλεσμα την εικοσιπενταπλάσια αύξηση του αριθμού των φυτών σε ορισμένες περιοχές.
Σήμερα, τα περισσότερα ζώα της Ανταρκτικής είναι μικροσκοπικά ασπόνδυλα, όπως τα μικροσκοπικά ακάρεα, οι ψείρες, τα τσιμπούρια, τα νηματώδη, τα αργόστροφα, τα στροφεία και οι ουρές. Το μεγαλύτερο αποκλειστικά χερσαίο μέλος των ζώων της Ανταρκτικής είναι ένα σκνίπι χωρίς πτήση (πολύ μικρή μύγα), το Belgica antarctica, μεγέθους μόλις 12 χιλιοστών (0.5 ίντσες). Τα σωματικά υγρά πολλών από αυτά τα έντομα περιέχουν γλυκερίνη, ένα αντιψυκτικό που τους επιτρέπει να επιβιώνουν σε θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο -34 °C (−30 °F). Αυτά τα ζώα είναι πιο κοινά στη χερσόνησο της Ανταρκτικής, η οποία παρά το υπερβολικό κρύο, την ξηρότητα και τον άνεμο, είναι στην πραγματικότητα πιο κατοικήσιμα από το αχανές εσωτερικό της ηπείρου.
Τα ζώα της Ανταρκτικής και οι προνύμφες τους έχουν μια σειρά από άλλες προσαρμογές για να επιβιώσουν στην Ανταρκτική, συμπεριλαμβανομένης της τάσης να μαζεύονται μαζί και της ικανότητας να επιβιώνουν χωρίς οξυγόνο για εβδομάδες κάθε φορά. Ορισμένες προνύμφες ζώων της Ανταρκτικής έχουν σκούρο μπλε-μαύρο χρώμα, που πιστεύεται ότι βοηθά στην απορρόφηση της θερμότητας και πιθανώς στην αποτροπή της υπεριώδους ακτινοβολίας που προκαλείται από την τρύπα του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική. Μπορούν να ανεχθούν μεγάλες διακυμάνσεις της αλατότητας και του pH, που προκαλούνται από την εποχική εμβάπτιση σε πιγκουίνο γκουάνο, αλμυρό νερό από τον ωκεανό και γλυκό νερό από το λιώσιμο των πάγων. Τα ενήλικα ζώα της Ανταρκτικής είναι όλα χωρίς φτερά, για να αποφευχθεί η έκρηξη τους.
Η Ανταρκτική είναι ένα από τα πιο κατοικήσιμα μέρη στη Γη και μπορεί επιφανειακά να μοιάζει με έδαφος (από την άποψη της εχθρότητάς της) που δημιουργήθηκε μετά από τις χειρότερες περιβαλλοντικές πιέσεις στον πλανήτη, όπως εκρήξεις υπερηφαιστείων ή μεγάλη πρόσκρουση αστεροειδών. Αυτό μας δίνει μια άποψη για το πώς θα ήταν η ζωή σήμερα εάν ο αστεροειδής που εξάλειψε τους δεινόσαυρους ήταν αρκετές φορές μεγαλύτερος από ό,τι ήταν — κυρίως ασπόνδυλος. Οι τεράστιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και η ξηρότητα μοιάζουν με τις πιο σκληρές συνθήκες των ερήμων σε όλη την ιστορία του πλανήτη, όπως το εσωτερικό της υπερηπείρου Παγγαία.
Η Ανταρκτική έχει μια μικρή ποικιλία από πανίδα γλυκού νερού που κατοικεί σε μικρές λίμνες και ρυάκια που δημιουργούνται από το λιωμένο νερό κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Αυτά περιλαμβάνουν μικρά καρκινοειδή που ονομάζονται κωπηπόποδα, νεράιδες γαρίδες (που πιστεύεται ότι είναι ο πρόγονος των χερσαίων αρθρόποδων) και τα κοινά νηματώδη. Ο μακρύτερος ποταμός στην Ανταρκτική, ο ποταμός Όνυχας, έχει μήκος μόλις 30 km (18.6 μίλια), επομένως οι οργανισμοί του γλυκού νερού δεν είναι σαφώς άφθονοι εδώ, αλλά μπορούν να βρεθούν όπου μπορούν να επιβιώσουν.
Πιο οικεία ζώα της Ανταρκτικής είναι τα πουλιά που κατοικούν στις ακτές, κυρίως πιγκουίνοι όπως ο αυτοκράτορας πιγκουίνος, ο πιγκουίνος Adélie, ο πιγκουίνος Rockhopper, ο βασιλιάς πιγκουίνος, ο πιγκουίνος Chinstrap και ο πιγκουίνος Gentoo. Το πανέμορφο λευκό Snow Petrel είναι ένα από τα μόλις τρία πουλιά που αναπαράγονται αποκλειστικά στην Ανταρκτική και το μόνο πουλί που παρατηρείται στον Νότιο Πόλο. Όλα αυτά τα πουλιά επιβιώνουν λόγω της ικανότητάς τους να πετούν σε παγοπέδιλα βορειότερα κατά τη διάρκεια του βαρύ χειμώνα της Ανταρκτικής. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, η ακτή της Ανταρκτικής είναι ανεκτή, φθάνοντας σε θερμοκρασίες μεταξύ 5°C και 15°C (41°F και 59°F). Μεγάλες αποικίες πιγκουίνων μπορούν να φανούν που καλύπτουν μικρά παράκτια νησιά, απολαμβάνοντας τον ήλιο.
Τα νερά γύρω από την Ανταρκτική περιβάλλονται από πολυάριθμα ζώα, όπως καλαμάρια, καβούρια, ψάρια πάγου, κριλ, ψάρια ληστείας, φώκιες ελέφαντας και λεοπάρδαλης, γιγάντιες πετρούλες και τερατίνες, φυσητήρες και φάλαινες δολοφόνοι και πολλά άλλα. Αν και οι πιγκουίνοι φωλιάζουν στη στεριά, πέρασαν το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους και παίρνουν όλη την τροφή τους από το νερό. Μερικά από τα ζώα γύρω από τις ακτές της Ανταρκτικής εμφανίζουν πολικό γιγαντισμό, μια ιδιότητα σύμφωνα με την οποία τα ζώα τείνουν να μεγαλώνουν όσο πιο μακριά βρίσκονται από τον ισημερινό. Ερευνητικές ομάδες έχουν βρει αστερίες και καβούρια σε διάμετρο μεγαλύτερο από δύο πόδια. Αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα του κανόνα του Bergmann, μια γενικότητα που δηλώνει ότι τα ζώα μεγαλώνουν όσο πλησιάζετε στους πόλους.
Το νεότερο από τα ζώα της Ανταρκτικής είναι ο οικείος άνθρωπος, ο Homo sapiens, του οποίου ο πληθυσμός φτάνει τους 4,000 κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, όταν οι ερευνητές έρχονται να κάνουν εργασίες πεδίου και περιστασιακά φέρνουν ακόμη και τις οικογένειές τους. Περίπου 70 ερευνητικές βάσεις διατηρούνται στην ήπειρο, οι οποίες παράγουν σημαντικές επιστημονικές αποδόσεις για τις μεγάλες επενδύσεις που απαιτούνται για την αποστολή σε προμήθειες. Μερικά από τα μεγαλύτερα ενδιαφέροντα για τους ερευνητές είναι μοναδικά απολιθώματα που βρέθηκαν στις πλαγιές των βουνών της Ανταρκτικής, οι Ξηρές κοιλάδες McMurdo, κοιλάδες με χαλίκια που μοιάζουν με φαντάσματα στο εσωτερικό της Ανταρκτικής, η υψηλή χώρα της Ανταρκτικής χωρίς παρεμβολές ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών και φωτορύπανση, που χρησιμοποιείται ως τοποθεσία για τηλεσκόπια και παρατηρητήρια νετρίνων, και τη λίμνη Βοστόκ, μια υποπαγετώνη λίμνη που έχει σφραγιστεί κάτω από το πάγο για 500,000 και περισσότερα από ένα εκατομμύριο χρόνια.