涠洲岛的岛形近似于圆形，东西宽度大约是6公里，南北长度大约是6.5公里。从地质状况来看，涠洲岛是玄武岩台地，地表微微起伏，覆盖着一层厚厚的紫红色玄武岩风化物。全岛的地势是南高北低，南部东、西拱手一带最高，海拔都是在75米左右，向北逐渐倾斜，到北部的北港村一带海拔降到20米左右，然后逐渐过渡到平坦宽阔的沙质海滩，地貌类型比较简单。
涠洲岛的南半部以海蚀地貌为主，无论是海蚀崖、洞，还是海蚀台、柱发育得很成熟；北半部则以海积地貌为主，有沙堤、渲湖、沙滩及礁坪。在海蚀地貌中又以南湾沿岸为典型。南湾原是一南边坡口的火山凹地，被海水淹没形成海湾，其周围是火山沉积岩。在海浪和潮汐的交相侵蚀下，潮间带附近的岩石首先遭到破坏，便形成了呈层分布的海蚀洞穴，而洞穴上部的岩石失去支持后沿垂直节理断裂或崩溃下来，于是又形成陡峭的海蚀崖。东、西拱手间近5公里长的海湾上布满这种海蚀崖，它们高度在30~50米之间，坡度大于75°。
海蚀平台是海蚀崖不断后退而在崖脚下被保存下来的天然平台。南湾东侧猪仔岭脚下的海蚀台不但平坦，而且在其台面上经常可以发现很多火山弹及共形成的冲击坑。每当台面上的火山弹被冲走后，海浪还会挟带岩屑继续磨蚀那些坑坑窝窝，使之形成大大小小的圆桶状瓯穴。海蚀产台上有时会残留下一些坚硬的岩石柱体，这就是海蚀柱。猪仔岭就是一个巨大的海蚀柱，高35米、宽不足30米，长度有100米左右。
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涠洲岛的海滩以宽阔平坦的沙质海滩为主，一般宽150~300米，沙砾层厚4~8米，平铺于玄武岩之上层部岸断间或有玄武岩出露。潮间带一般比较宽阔，最宽者可达150米。潮下带宽约60米，有珊瑚分布。珊瑚的下面就是礁坪。被波浪打碎的珊瑚残体很容易与壳沙砾等堆积胶结成海滩岩。涠洲岛北港一带的海滩岩从古泻湖一直延伸到潮下带上部，覆盖于玄武岩之上。原来的火山口已变成了南湾的深水良港，火山原来的火山口已变成了南湾的深水良港，火山形态十分明显，火山口为高达50~80余米的弧形陡壁。
涠洲岛北部潮上带有新老两道沙堤，南部海蚀崖上有三层海蚀洞，崖脚有两极海蚀台，反映了第四纪以来涠洲岛一直在间歇地抬升，其幅度可超过20多米。
在气候上，涠洲岛的气候类型属于亚热带海洋性气候。这种气候特点是全年分为雨季和旱季。雨季通常从5月持续到10月，这段时间内岛上可能会有阵雨，海上波涛较大。而从11月至翌年的4月，则是相对干燥的旱季。涠洲岛年平均气温23℃，终年无霜，年平均降水量1297mm，干湿季明显。
涠洲岛海洋中多珊瑚礁，珊瑚玲珑剔透种类丰富多彩。
涠洲岛的海洋珊瑚礁类非常丰富。根据历史记录和调查，涠洲岛的造礁珊瑚有21属45种。其中，2007年和2008年的调查发现，涠洲岛共有石珊瑚10科22属46种以及9个未定种。在属级层面上，角蜂巢珊瑚（Favites）、滨珊瑚属（Porites）和蔷薇珊瑚属（Montipora）是优势类群；在科级层面上，蜂巢珊瑚科Faviidae）、滨珊瑚科（Poritidae）和鹿角珊瑚科（Acroporidae）为优势类群珊瑚礁坪生长带。
涠洲岛的海洋中拥有多种类型的珊瑚资源，主要包括：①.硬珊瑚：硬珊瑚是涠洲岛珊瑚礁区的主要类型之一，它们在浅水区到深水区都有分布，形成多种不同的珊瑚礁群落，如硬珊瑚礁。②.软珊瑚：软珊瑚也是涠洲岛珊瑚礁区的重要组成部分，它们同样分布在从浅水区到深水区的不同环境中。③.石珊瑚：石珊瑚是涠洲岛珊瑚礁区的另一种重要类型，它们主要分布在深水区，与硬珊瑚和软珊瑚共同构成了涠洲岛丰富的珊瑚礁生态系统。④.柳珊瑚：柳珊瑚是涠洲岛海域中另一种珊瑚类型，它们与造礁珊瑚一起，构成了涠洲岛珊瑚礁生态系统的多样性。⑤.群体海葵：涠洲岛海域还分布有少量的群体海葵，它们与珊瑚共同构成了复杂的海底生态系统。这些珊瑚类型不仅种类丰富，而且它们的分布与底质类型密切相关。例如，硬珊瑚和软珊瑚主要生长在砂质底质上，而石珊瑚和其他类型的珊瑚则更适应于泥质底质。此外，涠洲岛的珊瑚礁生态系统不仅保证了海洋生物的多样性、遏制了海底荒漠化，还为人类提供了大量的食物资源，同时在防浪护岸、减轻海浪侵蚀方面也发挥着重要作用。
在涠洲岛周围的海洋中分布着一处珊瑚礁国家级海洋公园，这就是广西涠洲岛珊瑚礁国家级海洋公园，它位于北海市南部海域，是全国10个获批建设的国家级海洋公园之一。其总面积2512.92公顷，其中重点保护区1278.08公顷，适度利用区1234.84公顷。涠洲岛珊瑚礁主要分布于涠洲岛北面、东面、西南面，是广西沿海的唯一珊瑚礁群，也是广西近海海洋生态系统的重要组成部分。已经探明的珊瑚分属26个属科、43个种类。珊瑚礁生态系统是南海区特色生态系统，具有高生物多样性、高生产力的特点，对维护生物多样性、维持渔业资源、保护海岸线以及吸引观光旅游有重要作用。公元二十一世纪的2013年1月7日，广西壮族自治区海洋局收到国家海洋局正式批复，同意建立广西涠洲岛珊瑚礁国家级海洋公园。从那时起，这一片珍贵的珊珊资源得到了全面充分的生态环境保护和珊瑚礁生态人工种珊俢复治理，获得的一定的改观。
