Una capa de hielo es una gran capa permanente de hielo que cubre una plataforma continental, definida por tener una extensión superior a 50,000 km2 (19,305 mi2). Una capa de hielo es más grande que un glaciar o una plataforma de hielo. En la actualidad, existen dos capas de hielo en el mundo: la capa de hielo de la Antártida (que contiene el 61% del agua dulce del planeta) y la capa de hielo de Groenlandia (que contiene el 7%). Solo alrededor del 32% del agua dulce del mundo se encuentra en arroyos, lagos y acuíferos; el resto se puede encontrar en las capas de hielo.
Las capas de hielo se forman cuando la nieve cae sobre el suelo con una temperatura bajo cero y no se derrite, ni siquiera estacionalmente. A lo largo de miles de años, la nieve se acumula y se compacta en hielo, formando capas con un espesor promedio de 1 mi (1.6 km) o hasta 2 mi (3.2 km) como máximo. En algunas áreas de la capa de hielo de la Antártida occidental, la base está hasta 1.5 km (2.4 millas) por debajo del nivel del mar, comparable a la profundidad de algunas áreas del océano. Si toda la capa de hielo de la Antártida o la capa de hielo de Groenlandia se derritiera, los mares del mundo subirían unos 60 o 7 metros, respectivamente. La posibilidad de que las capas de hielo se derritan debido al calentamiento global ha sido motivo de preocupación en todo el mundo en las últimas décadas.
La tierra cubierta por capas de hielo adquiere un aspecto irregular característico debido a la extensa meteorización glacial. Se puede ver un terreno de este tipo en la Patagonia (extremo sur de América del Sur), Noruega, el norte de Canadá y Siberia. Todas estas áreas estuvieron cubiertas por capas de hielo durante la última Edad de Hielo, hace más de 10,000 años. Solo cuando las capas de hielo retrocedieran, la humanidad pudo colonizar estas áreas.
Las capas de hielo son un entorno en gran parte estéril de vida. A pesar de estar hechas únicamente de agua congelada, las capas de hielo tienden a ser muy secas, proporcionando poca humedad para que la vida prospere. Cubren la tierra, evitando la acumulación de suelo rico en nutrientes. Las únicas formas de vida que realmente tienen su hogar en las capas de hielo son los microbios que viven en las rocas que se asoman desde el hielo, arrastradas por el viento. Las puntas de las colinas o montañas que sobresalen de las capas de hielo se llaman nunataks.
La Tierra no siempre tuvo capas de hielo alrededor de los polos. De hecho, tal circunstancia es relativamente atípica. Durante la mayor parte de la historia de la Tierra, el clima fue lo suficientemente cálido como para que no se formaran capas de hielo alrededor de los polos y los bosques se extendieran de un polo a otro. Incluso se han encontrado fósiles de dinosaurios a menos de 10 grados de latitud del Polo Sur.