Le pergélisol couvre environ 25 % de la surface terrestre de l'hémisphère nord (Sibérie, Alaska, Canada, Groenland). Il peut s'étendre jusqu'à des centaines de mètres de profondeur. La couche active superficielle (0,5-3 m) dégèle en été et regèle en hiver.
Le pergélisol contient environ 1 500 gigatonnes de carbone organique gelé — le double de toute l'atmosphère actuelle. En dégelant sous l'effet du réchauffement climatique, les micro-organismes décomposent la matière organique en libérant du CO₂ et du méthane, créant une boucle de rétroaction positive accélérant le réchauffement. Le rythme de dégel du pergélisol a doublé depuis les années 1970.