У море водяться ластоногі різних видів: нерпа, морські зайці, рідше моржі. У літню пору у великій кількості сюди заходить білуха — стадна тварина, що здійснює регулярні сезонні перекочування. У Карське море водиться також білий ведмідь.
Карське море – одне з самих холодних морів Росії, тільки поблизу усть річок температура води влітку вища за 0 °C. Часті тумани та шторми. Море майже весь рік покрито крижинами місцевого походження. Через це моряки називають Карське море «крижаним мішком» або «крижаним льохом».
Солоність поверхневих вод змінюється від 3-5‰ у південній частині моря до 33-34 ‰ на півночі. Солоність збільшується від поверхні до дна. Взимку вона рівномірно підвищується від 30 ‰ на поверхні до 35 ‰ у дна.