Главная идейная основа Атласа была разработана В. М. Котляковым, А. Н. Кренке и М. Г. Гросвальдом. В основу многих карт, создававшихся впервые, легла концепция нивально-гляциальных систем и полей их характеристик, развернутая в статьях В. М. Котлякова и А. Н. Кренке, и представления М. Г. Гросвальда о широком развитии ледниковых покровов в позднем плейстоцене, в том числе его идея об обширном ледниковом щите, сковавшем в те времена Северный Ледовитый океан.
При составлении карт были использованы кадастровые материалы: каталоги, справочники, ежегодники, материалы режимных наблюдений по международным программам, сведения о колебании ледников Всемирной службы мониторинга ледников. Для малоизученных областей, таких, например, как Южная Америка и Центральная Азия, использовалась космическая информация. Так, в программу подготовки космонавтов тех лет ввели краткий курс гляциологии, а опытные наблюдения космонавтов проводились под руководством гляциологов на Памире с борта вертолета. Полученные космонавтами знания были применены во время их полетов на советских спутниках и орбитальных станциях. Пик гляциологических наблюдений пришелся на период работы орбитальной станции «Салют-6» с космонавтами Юрием Романенко и Георгием Гречко. Они сообщали с орбиты: «Ледники видны отлично. На фоне буро-красной поверхности они кажутся белыми шапками, надетыми на горные исполины…»
Одна из основных трудностей при составлении карт заключалась в том, что работы по всем тематическим разделам пришлось начинать одновременно, хотя их логическая взаимозависимость диктовала определенную последовательность. Однако это сильно удлинило бы работу над Атласом. Поскольку коллектив привлеченных специалистов был велик и разнообразен, большую роль приобретала координация взаимодействия всех участников работ. Она велась по нескольким направлениям: были составлены согласованные и взаимоувязанные планы; проводились рабочие совещания и семинары для обсуждения методических и других вопросов; авторы смежных разделов обменивались текущими результатами работ.
Большинство территорий, освещаемых в Атласе, находятся в высокогорье и полярных широтах, где научных станций совсем немного и экспедиционных наблюдений недостаточно. Поэтому в процессе составления Атласа был создан ряд расчетных методов для получения режимных параметров, характеризующих природу малоизученных горно-ледниковых районов. В основу таких разработок положена уже упомянутая концепция нивально-гляциальных систем и их полей.
Летом 1977 г. большая часть членов Редколлегии Атласа совершила поездку на Памир, преследовавшую цель апробировать на природе методические указания по составлению Атласа. Около 25 человек – ведущих составителей Атласа – в течение месяца проехали по Памирскому тракту, проводя наблюдения в ключевых местах: в Алайской долине и у пика Ленина, на оз. Каракуль и в долине р. Акбайтал.
С использованием разработанных методов впервые были построены карты осадков, температурных условий, стока в высокогорье. На картах разных масштабов впервые удалось представить сведения о твердых осадках: их абсолютное и относительное количество, интенсивность и продолжительность выпадения, высотную изменчивость, длительность периода с осадками разных видов – твердых, жидких и смешанных.
Впервые составлены карты климатических характеристик, имеющих первостепенное значение для существования снега и льда: продолжительности теплого периода, средней летней температуры воздуха, суммы положительных значений температуры воздуха, карты полей средней летней температуры воздуха на высоте границы питания ледников и др.
Многие из указанных на картах характеристик генетически связаны между собой. На основе выявленных генетических связей удалось провести согласование карт, что повысило их достоверность.
При создании Атласа параллельно велись теоретические, методические и картографические исследования. Атлас не только отобразил уже известные и изученные явления, но и сам стал инструментом для новых научных разработок. Совместный анализ карт Атласа позволил не только качественно, но в ряде случаев количественно оценить значение снежно-ледовых ресурсов в географической оболочке Земли на всех уровнях: от речных бассейнов до системы атмосфера – океан – суша – оледенение.
Так, анализ климатических карт Атласа позволил выявить основные глобальные закономерности распределения термических характеристик горно-ледниковых стран в целом и нивально-гляциального пояса в частности. Оказалось, что термические условия в нивально-гляциальном поясе гор определяются его высотным положением в большей степени, чем температурным фоном конкретного горного региона. Установлена четкая зависимость снежности от процессов атмосферной циркуляции: и в Северном и в Южном полушариях снежность возрастает при меридиональной циркуляции, а уменьшается при зональной. Удалось подсчитать, что затраты тепла на таяние снежного покрова втрое замедляют прогрев атмосферы.