На дальнейшее развитие природных комплексов Новой Земли существенное влияние оказывали общепланетарные (глобальные) процессы изменения климата. Такие как, например, последний период потепления климата — голоценовый климатический максимум, когда температура воздуха была на несколько градусов выше современной, бесснежный промежуток более продолжительный, а зима — мягче. В эту эпоху на архипелаге развивались растительные сообщества, близкие по составу к современным группировкам материковых субарктических тундр — более южным природным ландшафтам. Понижения рельефа по берегам ручьев занимали осоковые и злаково–осоковые болота, а обширные низины с блюдцами мелких водоемов зарастали гипновыми мхами; тут образовывались своеобразные гипновые болота с массовыми зарослями мхов на дне и по берегам водоемов. На гипновых болотах росли обычные в более южных районах, в основном на юге Арктики и в Субарктике (как ныне на острове Вайгач, в Болыпеземельской и Малоземельской тундрах), теплолюбивые болотные растения — например, сабельник болотный, ивы, голубика, морошка, некоторые лапчатки и камнеломки. Сейчас они сохранились на Новой Земле в своеобразных изолированных местообитаниях на Южном и частично Северном островах — в рефугиях (убежищах). Со времен голоценового климатического максимума в заболачивающихся понижениях рельефа и озерах архипелага до сих пор продолжается активное торфо–накопление, но в изменившихся с тех пор экологических условиях оно ограничено сейчас только Южным островом, где торфяники максимальной мощностью 1,2 м отмечены, например, в Грибовой губе, на Белушьем полуострове и у южной оконечности острова. В эволюционном плане этот процесс приводит, в конце концов, к исчезновению озер в результате полного заполнения озерных ванн торфом.
Поскольку Новая Земля расположена на материковой отмели, она является типичным шельфовым образованием. Современный рельеф определяется тектоническим движением суши. Для обоих островов характерны сквозные долины–грабены, заложенные по крупным разломам суши и имеющие в общем направлении широтную ориентацию. Подобные сквозные долины были открыты сравнительно недавно, в начале XX столетия, когда русский исследователь В. А. Русанов совершил несколько сквозных маршрутов поперек Северного острова, между губами Крестовой (на западном побережье) и (на восточном). Таким же разломом является и уже отмеченный выше пролив Маточкин Шар, имеющий максимальную глубину до 200 м.
В рельефе архипелага преобладают не вытянутые в каком–то одном направлении, а разрозненные горные массивы. В береговой области обычны фьорды, шхеры, морские террасы, а также множество островов и проливов между ними. Одни участки суши поднимались интенсивнее других и ныне в виде островов возвышаются над водой, другие, опускались или очень медленно поднимались, что привело к образованию множества заливов и проливов. Поднятия суши обусловили молодой характер современной речной сети с невыработанными речными долинами, порогами, водопадами, так называемыми висячими устьями долин. Прошлые и современные оледенения являются причинами господства даже на небольших высотах рельефа присущих высокогорьям черт, где обычны кары, цирки, нунатаки, морены и ледниковые озера, которые придают рельефу альпинотипный облик. По высоте и формам рельефа на Новой Земле представлены равнины (высоты до 200 м над уровнем моря), низкогорья (высоты до 500 м), среднегорья (до 900 м) и высокогорья (свыше 900 м).
В самом общем виде рельеф каждого острова архипелага выглядит следующим образом. Центральные районы в глубине суши на удалении от линии берегов от нескольких до двух десятков километров заняты областью с высотами более 200 м — от низкогорий до высокогорий, включая и ледники, часть которых обрывается непосредственно в окружающие архипелаг морские воды. По периферии эта область окаймлена приморскими равнинами, языки которых по долинам рек и крупным понижениям проникают в глубь возвышенной части, иногда на 20–30 км, а в южном и среднем районах Южного острова даже занимает сплошь все пространство — «от моря до моря», от линии баренцевоморского берега до линии Карского.