มหาสมุทรอาร์กติก (อังกฤษ: Arctic Ocean) ตั้งอยู่ในซีกโลกเหนือ และส่วนใหญ่อยู่ในเขตขั้วโลกเหนืออาร์กติก เป็นมหาสมุทรขนาดเล็กที่สุดและตื้นเขินที่สุดในห้ามหาสมุทรตามการแบ่งมหาสมุทรหลักของโลก องค์กรอุทกศาสตร์โลก (IHO) ยอมรับว่ามหาสมุทรอาร์กติกเป็นมหาสมุทร แม้นักอุทกศาสตร์บางคนจะเรียกบริเวณนี้ว่า ทะเลเมดิเตอร์เรเนียนอาร์กติก หรือเรียกง่าย ๆ ว่า ทะเลอาร์กติก โดยจัดว่าบริเวณนี้เป็นหนึ่งในทะเลเมดิเตอร์เรเนียนของมหาสมุทรแอตแลนติก หรืออาจมองว่า เป็นส่วนเหนือสุดของมหาสมุทรโลกที่ล้อมรอบทั้งหมด
มหาสมุทรอาร์กติกครอบคลุมแอ่งรูปร่างเกือบเป็นวงกลม มีพื้นที่ 14,090,000 ตารางกโลเมตร ล้อมรอบด้วยทวีปยุโรป ทวีปเอเชีย ทวีปอเมริกาเหนือ และกรีนแลนด์ รวมทั้งเกาะต่างๆ และทะเลแบเร็นตส์ (Barents Sea) ทะเลโบฟอร์ต (Beaufort Sea) ทะเลชุกชี (Chukchi Sea) ทะเลคารา (Kara Sea) ทะเลลัปเตฟ (Laptev Sea) ทะเลไซบีเรียตะวันออก (East Siberian Sea) ทะเลลิงคอล์น (Lincoln Sea) ทะเลแวนเดล (Wandel Sea) ทะเลกรีนแลนด์ (Greenland Sea) และทะเลนอร์เวย์ (Norwegian Sea) เชื่อมกับมหาสมุทรแปซิฟิกที่ช่องแคบเบริง (Bering Strait) และเชื่อมกับมหาสมุทรแอตแลนติกที่ทะเลกรีนแลนด์
มหาสมุทรอาร์กติกบางส่วนปกคลุมด้วยทะเลน้ำแข็งตลอดทั้งปี (และเกือบทั้งมหาสมุทรในฤดูหนาว) อุณหภูมิและความเค็มของมหาสมุทรอาร์กติกแตกต่างกันไปตามฤดูกาล เมื่อน้ำแข็งหลอมเหลวและแข็งตัว ความเค็มของมหาสมุทรมีค่าเฉลี่ยต่ำสุดในมหาสมุทรหลักทั้งห้า เนื่องจากการระเหยที่ต่ำ กระแสไหลเข้าอย่างหนักของน้ำจืดจากแม่น้ำและลำธาร และการเชื่อมโยงที่จำกัดและการไหลออกไปยังมหาสมุทรโดยรอบที่มีความเค็มสูงกว่า การหดตัวของน้ำแข็งในฤดูร้อนมีบันทึกว่าลดลงถึง 50% ศูนย์ข้อมูลหิมะและน้ำแข็งแห่งชาติสหรัฐ (NSIDC) ใช้ข้อมูลดาวเทียมเพื่อหาบันทึกประจำวันของน้ำแข็งปกคลุมมหาสมุทรอาร์กติก และอัตราการหลอมเหลวเมื่อเปรียบเทียบกับช่วงเฉลี่ยและปีที่ผ่านมา
สันลอมอนอซอฟ (Lomonosov ridge) ซึ่งเป็นสันมหาสมุทรที่อยู่ใต้ทะเล แบ่งมหาสมุทรอาร์กติกออกเป็น 2 ส่วน คือ แอ่งยูเรเชีย (เรียกบริเวณนี้ว่าแนนสัน - Nansen) มีความลึก 4,000-4,500 เมตร และแอ่งอเมริกาเหนือ (เรียกบริเวณนี้ว่าไฮเพอร์โบเรียน - Hyperborean) มีความลึกประมาณ 4,000 เมตร ความลึกเฉลี่ยของมหาสมุทรอาร์กติก คือ 1,038 เมตร (3,407 ฟุต)
