La période de reproduction du renard polaire va de début septembre à début mai. Ils forment des couples monogames durant cette période. La période de gestation dure 52 jours. Les portées sont en moyennes de 6 à 7 renardeaux, mais peuvent monter jusqu'à 11. Le mâle et la femelle participent à l'éducation des renardeaux dans un terrier. Les femelles quittent ensuite la famille pour former leurs propres groupes, tandis que les mâles restent avec la famille.
Le renard polaire est plus petit que le renard roux. Il mesure (queue de 30 cm non comprise) environ 50 cm et pèse de 1 à 9 kg. Sa morphologie est adaptée au froid. Ses oreilles sont plus petites et son museau plus court (loi d'Allen).
Sa fourrure, qui est la plus chaude au monde, lui permet de limiter la déperdition de chaleur. Sous chaque patte, il a une touffe de poils qui lui permet de s'isoler contre le froid.
Sa fourrure blanche en hiver lui permet de mieux se confondre avec la neige, améliorant ainsi son camouflage. En été, son pelage est brun. Ce changement de couleur lui permet de ne pas être vu quand il chasse. Ses poils emprisonnent de l’air et il faut un vent violent pour qu'il souffre vraiment du froid. Sa longue queue lui sert de couverture la nuit afin de garder au chaud son museau et ses pattes.