Polhavet, også kalt Polarhavet, er havet rundt Nordpolen, begrenset av Nord-Amerikas, Grønlands, Europas og Asias nordkyster samt Svalbard og Novaja Semlja. Selve Polhavet er 7,26 mill. km2, forbundet med Stillehavet ved det 90 km brede Beringstredet og med Atlanterhavet ved Barentshavet, Grønlandshavet og Norskehavet, samt på vestsiden av Grønland også ved Baffinbukta og sundene nordenfor.
Den første som påviste store dybder i Polhavet var F. Nansen, som under isdriften med Fram 1893–96 målte dyp ned til 3850 m. Senere har amerikanske og sovjetiske polstasjoner på drivende isøyer og isflak, sovjetiske og amerikanske atomubåter og arktiske, flybårne ekspedisjoner utført et omfattende opplodnings- og oseanografisk arbeid.
Polhavet er delt i to dype bassenger ved en stor, undersjøisk fjellkjede, Lomonosovryggen, som går fra Novosibirskije Ostrova (Nysibirøyene) til Grønland og derfra bøyer av mot Ellesmere Island. På begge sider av fjellkjeden er det dyp på over 4000 m. Det største dyp, 5450 m, finnes i Litje-revnen, 200 km nord for Svalbard. Omkring selve Nordpolen er dybden 4000–5400 m. Den store fastlandssokkel (shelf) langs Sibirkysten er dekket av meget grunt hav, bare 10–30 m langs land og sjelden over 100–150 m. Svalbard, Semlja Frantsa Iosifa (Frans Josef Land), Novaja Semlja og øyene nord for Sibir ligger på denne sokkel. Ved siden av Lomonosovryggen, som reiser seg 2500–3000 m fra havbunnen, er det også påvist to andre undersjøiske fjellkjeder. Den ene, Alpha Cordillera, som er bred, men med lavt relieff, går fra det kanadisk-arktiske arkipel til Øst-Sibirhavet. Den andre, Nansen-(Gakkel-)ryggen, som er smal og høy, går fra Nordgrønland til Laptevhavet. Bare en liten del av havbunnen er dekket av stoff av organisk opprinnelse. Det meste er finkornet sand. Bunnprøver har vist at sedimentene fra de siste 45 000–50 000 år har skarpt markert veksling av grå og brune lag, noe som viser at klimaet har variert sterkt. De grå mudderlagene er dannet i perioder da områdene omkring Polhavet var sterkt nediset og mangler rhizopoder, mens de brune lagene holder krepsdyr og plankton, som trives i varmere vann.
I den sentrale del av Polhavet finnes øverst et vel 200 m tykt sjikt av arktisk overflatevann med temperatur ned til –1,7 °C og med redusert saltinnhold. Under dette kommer et omtrent like tykt mellomsjikt av varmere atlantisk vann med over 0 °C. Dette vannet kommer inn som en understrøm vest for Svalbard, og har da temperatur på 3 °C og saltholdighet litt over 35 ‰. Det oppblandes etter hvert og blir kaldere og mindre salt innover i Polhavet, men kan likevel spores ved sin høyere temperatur over hele det dype polbassenget. De dypere vannmasser kommer fra Norskehavet, men er kaldere og har saltholdighet mellom 34,9 og 35,0 ‰. I dyp større enn ca. 1000 m er vannet på den europeisk-asiatiske side av Lomonosovryggen kaldere (ned til –0,8 °C) enn på den amerikanske side (–0,4 °C), fordi denne ryggen stenger for de dypeste og kaldeste deler av vannet fra Norskehavet. Plankton og hydrologiske data viser at vannet i den sentrale del av Polhavet er av atlantisk opprinnelse. I sektoren mellom 160° ø.l. og 60° v.l. på den amerikanske side er dypvannet karakterisert ved plankton av former som ikke finnes på den europeisk-asiatiske side av Lomonosovryggen. Gjennom Beringstredet kommer det inn vann fra Stillehavet. Ellers får Polhavet også tilførsel av varmere vann fra de store elver fra kontinentene. De kalde strømmer fra Polhavet er: Østgrønlandsstrømmen, som fører store ismasser sørover til Kapp Farvel; Labradorstrømmen, som går sørover gjennom sundene mellom Grønland og Ellesmere Island til Baffinbukta; videre en mindre strøm fra østsiden av Svalbard; samt en kald strøm langs vestsiden av Beringstredet med bare 20 ‰ saltinnhold i øvre 200 m. På den amerikanske side går strømmen i overflaten i en ring fra Nordgrønland–Ellesmere Island langs kysten mot Alaska, bøyer av nordover mot Nordpolen og så sørover til Grønland. På den asiatisk-europeiske side går strømmen stort sett fra Beringstredet over mot Østgrønlandsstrømmen, men denne strøm er bare noenlunde jevn langt fra land. Nærmere land danner den en mengde virvler og uregelmessigheter, delvis med østgående strøm.
Hele Polhavet er fylt av is, som etter forholdene benevnes polarbaks, pakkis og drivis. Vanlig tykkelse på flakene er 2–3 m, men den kan være det flerdobbelte hvor flakene er skjøvet over hverandre. Skrugardene kan være opptil 20–30 m tykke. Dessuten finnes enkelte isøyer med ca. 60 m tykk is, som er brutt løs fra isbarrierer ved Ellesmere Island, Severnaja Zemlja og muligens noen andre steder. Polarisen er i stadig bevegelse på grunn av strøm og vind, så det finnes råker til alle årets tider. Som regel blir isen tykkere mot nord, men ikke alltid. Det er iakttatt fugl over 1500 km fra land. Også isbjørn, polarrev, sel, ender, måker og snøspurv kan påtreffes langt fra land.
