L'isola d'Elba ha forma irregolarmente triangolare, tanto da essere stata chiamata anche "Trinacria del Tirreno", con la base orientata verso la costa toscana e il vertice verso la Corsica. È la più grande fra le isole italiane dopo la Sicilia e la Sardegna e la maggiore dell'arcipelago toscano che, da alcuni, si ritiene essere la parte emersa superstite di un antico continente detto "Tirrenide". L'arcipelago comprende, oltre all'Elba, altre 6 isole principali (Gorgona, Capraia, Pianosa, Giglio, Montecristo, Giannutri) e vari isolotti minori. L'ubicazione dell'arcipelago toscano è tale da costituire confine tra il Mar Ligure e il Mare Tirreno.

L'isola d'Elba è lunga 27 km (dal Capo Pero a est alla Punta Nera a ovest) e larga 18 km (da Capo della Vela a nord alla Punta dei Ripalti a sud). La sua superficie è di 223,52 km²; il perimetro costiero assomma a 147 km. I più importanti golfi sono a est quello di Porto Azzurro, a nord quelli di Portoferraio e di Procchio, a sud quello di Campo, di Lacona e di Capo Stella. L'isola ha aspetto per gran parte collinare e montuoso e culmina nel monte Capanne, 1019 m.

La conformazione geologica dell'isola d'Elba è assai complessa, come dice la sua grande ricchezza di minerali (almeno 150). Grosso modo si possono distinguere tre zone: l'orientale, la media e l'occidentale. L'orientale, di origine eocenica con rocce soprattutto sedimentarie attraversate da rocce eruttive, è la plaga mineraria dell'isola. I più importanti minerali sono la pirite, l'ematite, la magnetite, l'ilvaite, la pirrotina, la limonite. La massima elevazione è costituita dalla Cima del Monte, 516 m. La zona media, composta di rocce eruttive per lo più sormontate da calcari e da arenarie, con diabasi e serpentine a est e porfido quarzifero.