L'île constitue le prolongement de la bordure orientale du Bouclier canadien, avec un socle cristallin archéen à paléoprotérozoïque à l'est qui s'élève pour former la cordillère Arctique, et des roches sédimentaires ordoviciennes à l'ouest qui affleurent à moins de 30 m d'altitude. La côte orientale est profondément découpée par des fjords, notamment la baie Cumberland et la baie Frobisher, et comprend l'inlet de l'Amirauté, l'un des plus grands fjords au monde. Le point culminant atteint 2591 m au Penny Ice Cap, tandis que l'ouest descend lentement vers un bassin sédimentaire et que la péninsule de Foxe, au sud-ouest, présente un relief accidenté. La grande plaine de Koukdjuak s'étend du sud de la rivière Hantzsch à la péninsule Foxe, composée d'une bande littorale plate de marais herbeux et d'une plaine légèrement plus élevée avec des plages anciennes. 

L'île abrite de nombreux lacs d'eau douce, dont le lac Nettilling (5542 km²) et le lac Amadjuak (3115 km²), et est partiellement recouverte de glaciers, notamment le Penny Ice Cap (6410 km²) et le Barnes Ice Cap, vestiges de l'Inlandsis Laurentidien. Lors du maximum glaciaire wisconsinien, il y a environ 18 000 à 20 000 ans, l'île était recouverte par le dôme de Foxe de l'Inlandsis Laurentidien, qui est demeuré stable jusqu'à environ 7 000 ans avant aujourd'hui, puis s'est désintégré rapidement vers 6000 ans avant le présent, permettant l'ouverture du bassin de Foxe. La subsidence isostatique a ensuite permis l'invasion marine des basses terres, suivie d'un relèvement isostatique qui a isolé des plans d'eau douce comme le lac Nettilling vers 5000 ans avant le présent.
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Fjord gelé de la Terre de Baffin, avec au fond le le détroit de Davis. 
Source : The World Factbook.

Le climat de l'île de Baffin est de type polaire, avec des hivers très froids et des étés frais à froids, entièrement dans la zone climatique arctique. Les températures moyennes de janvier ne dépassent -30 °C que dans les zones côtières orientales, tandis que les températures moyennes de juillet ne dépassent pas 5 °C le long de la côte nord-est. Les précipitations sont faibles, généralement inférieures à 200 mm par an, mais augmentent vers l'est pour atteindre plus de 600 mm sur l'île de Bylot, juste au nord. À Iqaluit, la température annuelle moyenne est d'environ -9,3 °C, avec une moyenne de juillet de 8,2 °C et une moyenne de février de -27,5 °C, et des précipitations annuelles d'environ 404 mm. Le brouillard est fréquent en été, surtout au-dessus de la mer, et le détroit d'Hudson est probablement l'endroit le plus brumeux de l'Arctique oriental. 

La biogéographie de l'île s'étend sur deux sous-zones bioclimatiques : le tiers occidental de la péninsule de Foxe se situe dans la sous-zone C (température moyenne de juillet de 5 à 7 °C, couverture végétale vasculaire de 5 à 50 %, 75 à 150 espèces), tandis que le reste du sud de l'île de Baffin se trouve dans la sous-zone D (température moyenne de juillet de 7 à 9 °C, couverture végétale de 50 à 80 %, 125 à 250 espèces). La végétation de la vallée de la rivière Soper est dominée par la toundra arbustive naine érigée, avec des arbustes généralement inférieurs à 40 cm. Dans les basses terres intérieures du sud de l'île de Baffin, la végétation comprend Betula glandulosa et d'autres espèces indicatrices de la zone bioclimatique arctique inférieure, avec environ 46 % de la superficie terrestre couverte de végétation continue de type toundra et 15 % présentant des éléments arbustifs et de lande. 

Le parc territorial Agguttinni, au nord de l'île, abrite 141 espèces de plantes vasculaires, 69 bryophytes et 93 lichens, avec la plus grande diversité végétale aux têtes des fjords abrités, tandis que le plateau intérieur près de la calotte glaciaire est moins diversifié. La faune marine comprend narvals, morses, bélugas, baleines boréales, phoques barbus et phoques du Groenland hivernant dans la baie de Baffin, et des millions d'oiseaux nichent sur l'île, notamment des marmettes de Brünnich, des mouettes et des fulmars, avec le refuge d'oiseaux migrateurs de Dewey Soper protégeant le site de nidification estivale d'environ 2 millions d'oiseaux migrateurs. Les mammifères terrestres caractéristiques comprennent le caribou, dont les hardes du sud de l'île de Baffin comptaient 60 000 à 180 000 têtes au début des années 1990 mais ont connu un déclin important confirmé par un recensement en 2012, ainsi que le lièvre arctique, le loup arctique, le renard arctique et le lemming.

L'île de Baffin est peuplée par environ 17 000 habitants, soit 48 % de la population du Nunavut, répartie dans neuf communautés côtières dont Iqaluit, la capitale territoriale et seule ville. La population est très jeune, avec un âge moyen inférieur à 25 ans et un taux de natalité presque le double de la moyenne nationale, tandis que le coût de la vie est le plus élevé du Canada et que les pénuries de logements et les infrastructures vieillissantes constituent des défis majeurs, environ deux tiers des logements dans les hameaux étant subventionnés. 

Les neuf communautés actuelles n'ont été habitées par les Inuits que depuis le milieu du XX^e siècle, lorsque les politiques fédérales les ont déplacés de leurs terres, une transition qui a été ni douce ni équitable, avec des décennies de difficultés et de réconciliation à venir. Les communautés sont : Iqaluit (7429 habitants en 2021), Pangnirtung, Pond Inlet, Arctic Bay, Clyde River, Kimmirut et d'autres. L'île est accessible principalement par avion via l'aéroport d'Iqaluit, porte d'entrée pour la majorité des visiteurs, et par bateau durant la saison estivale. 

Les préoccupations environnementales sont importantes, le réchauffement climatique affectant directement l'île : les glaciers et calottes glaciaires de l'île de Baffin ont perdu environ 23,8 Gt de glace par an, contribuant à une élévation du niveau de la mer de 0,07 mm par an au cours des dernières décennies. Des études sédimentaires dans un lac de l'île ont montré que les modifications environnementales depuis le début du XX^e siècle dévient de la trajectoire naturelle des 200 000 dernières années. Le déclin des hardes de caribou suscite l'inquiétude des communautés, qui mentionnent le changement climatique, les maladies et les activités économiques, notamment l'exploitation minérale, parmi les menaces potentielles.

L'occupation humaine de l'île remonte à environ 2500 avant notre ère, lorsque les peuples paléo-esquimaux de la culture Pré-Dorset s'y installèrent, ayant migré depuis l'Alaska à travers l'archipel arctique. Ces populations vivaient de la chasse au phoque, au caribou et au morse, s'adaptant à un environnement particulièrement hostile. Vers 500 avant notre ère, la culture de Dorset leur succéda, développant des outils en pierre et en os sophistiqués ainsi que des pratiques religieuses complexes, dont témoignent de nombreuses sculptures retrouvées sur l'île. Vers l'an 1000 de notre ère, les Thuléens, porteurs d'une culture maritime avancée originaire de l'Alaska, arrivèrent sur l'île avec des technologies supérieures telles que le kayak, l'umiak et le harpon à flotteur, qui leur permirent de chasser la baleine boréale. Ils remplacèrent progressivement les Dorsétiens et sont les ancêtres directs des Inuits actuels de la région, notamment des Inuits de l'Île de Baffin appelés Qikiqtaalungmiut.

Des indices archéologiques suggèrent également des contacts entre les Thuléens et les colons norrois du Groenland, notamment sur le site de Nunguvik et à proximité de la baie de Frobisher, où des artefacts d'origine européenne datant du Moyen Âge, tels que des fragments de métal travaillé, ont été mis au jour, laissant penser à des échanges commerciaux ou à des rencontres directes entre les deux peuples aux alentours des XII^e et XIII^e siècles. L'île pourrait être l'Helluland des sagas.

Le premier contact européen bien documenté eut lieu en 1576, lorsque l'explorateur anglais Martin Frobisher, à la recherche du passage du Nord-Ouest, aborda la baie qui porte aujourd'hui son nom, la baie de Frobisher. Convaincu d'y avoir découvert de l'or, il ramena en Angleterre des tonnes de minerai qui se révélèrent sans valeur, un échec retentissant qui n'empêcha pas ses expéditions ultérieures de 1577 et 1578 de retourner sur les lieux. Ces rencontres avec les Inuits locaux furent parfois marquées par des affrontements violents et des enlèvements réciproques, laissant une empreinte durable dans la mémoire orale inuite. Par la suite, l'explorateur William Baffin cartographia les côtes de l'île en 1616 lors de sa recherche du passage du Nord-Ouest, donnant son nom à la baie de Baffin, bien que l'île elle-même ne reçut officiellement son nom qu'au XIX^e siècle en son honneur.

Aux XVII^e, XVIII^e et XIX^e siècles, l'île de Baffin devint une zone de chasse à la baleine intensément fréquentée par des navires britanniques, écossais et américains, attirés par l'abondance des baleines boréales dans le détroit de Davis et la baie de Baffin. Cette activité transforma profondément les modes de vie des populations inuites locales, qui commencèrent à commercer avec les baleiniers, échangeant fourrures et ivoire de morse contre des biens manufacturés, des armes à feu et, malheureusement, contre des maladies auxquelles ils n'étaient pas immunisés, provoquant des épidémies dévastatrices.

Au XIX^e siècle, plusieurs expéditions britanniques explorèrent davantage l'île, notamment celle de John Ross et William Edward Parry, ce dernier explorant en profondeur la région en 1821-1823 lors de sa recherche du passage du Nord-Ouest. Charles Francis Hall, explorateur américain, y séjourna également à plusieurs reprises entre 1860 et 1862, vivant parmi les Inuits et recueillant des récits oraux sur le sort de l'expédition perdue de John Franklin.

Avec le déclin de la chasse à la baleine commerciale au début du XX^e siècle, des postes de traite de la Compagnie de la Baie d'Hudson s'installèrent sur l'île, notamment à Cape Dorset et à Pangnirtung, marquant une nouvelle phase économique fondée sur le commerce des fourrures, en particulier celle du renard arctique. Des missions religieuses, anglicanes et catholiques, s'établirent également, contribuant à des transformations culturelles et religieuses profondes au sein des communautés inuites.

Le gouvernement canadien renforça sa présence sur l'île au cours du XX^e siècle, notamment durant et après la Seconde Guerre mondiale, avec la construction d'infrastructures stratégiques telles que la base aérienne de Frobisher Bay, aujourd'hui Iqaluit, qui devint un point de ravitaillement essentiel pour les vols transatlantiques et, plus tard, un centre administratif majeur. Dans les années 1950 et 1960, dans le cadre d'une politique plus large de sédentarisation, de nombreuses familles inuites autrefois nomades furent encouragées, parfois de manière coercitive, à s'installer dans des communautés permanentes, un processus qui bouleversa profondément les modes de vie traditionnels tout en facilitant l'accès à l'éducation et aux soins de santé, mais au prix de pertes culturelles significatives.

Cape Dorset devint par ailleurs, à partir des années 1950, un centre reconnu internationalement pour l'art inuit, notamment la gravure et la sculpture, grâce aux efforts de l'artiste canadien James Houston qui contribua à développer les coopératives artistiques locales, dont les œuvres continuent aujourd'hui de rayonner à l'échelle mondiale.

En 1999, la création du territoire du Nunavut marqua un tournant historique majeur pour l'île de Baffin, qui en devint une composante essentielle, avec Iqaluit choisie comme capitale territoriale, consacrant ainsi une forme d'autonomie politique accrue pour les populations inuites de la région après des décennies de revendications territoriales.

De nos jours, l'île de Baffin abrite plusieurs parcs nationaux d'importance, dont le parc national Auyuittuq, réputé pour ses paysages montagneux spectaculaires et ses glaciers, ainsi que le parc national Sirmilik, tous deux protégeant des écosystèmes arctiques uniques. L'île demeure également un foyer majeur de la culture inuite contemporaine, tout en faisant face aux défis actuels du changement climatique, qui affecte profondément la banquise, la faune locale et les modes de vie traditionnels de chasse et de pêche.