西印度群岛从古巴几乎绵延到南美洲北岸，跨度超过3,200公里(2,000哩)。这条岛链，主要分成大、小安地列斯两组群岛，将加勒比海与大西洋隔开。本地区其他岛屿是安地列斯陆地边缘上孤立的岛群，其中有︰巴哈马、特立尼达和多巴哥、荷属安地列斯(百慕达虽然有时和本地区一同加以讨论，但同其他岛屿实际并不相关)。
大安地列斯群岛——古巴、牙买加、伊斯帕尼奥拉(海地与多明尼加共和国)和波多黎各(维尔京群岛在构造上与之相关)——的形状和走向是由一条有褶皱和断层的古老山系决定的，这条山系在白垩纪时期从中美洲延伸穿过加勒比区。多明尼加共和国境内的杜华德(Duarte)峰是该山系的另一组成部分，海拔约3,170公尺(10,400呎)，是加勒比地区最高点。古巴和牙买加之间的开曼海沟，深度超过7,680公尺(25,200呎)，是加勒比海域内最低点。加勒比地区是个地质上极不稳定的地带，其特征是地震活动频繁，有时是灾害性的，比如牙买加发生的1692年罗亚尔港(Port Royal)地震和1907年京斯敦地震以及马提尼克岛上培雷(Pelee)火山的爆发等。
小安地列斯群岛开始于维尔京群岛的东面和南面，是由小岛所组成的双弧所构成的(为了实用的目的，把维尔京群岛放在这段对小安地列斯群岛的讨论里)。多山的内弧从圣基茨延伸到格林纳达，由火山锥构成，有些仍然是活火山。外弧从安圭拉延伸到巴巴多斯，由低而平的岛屿构成，岛上的地表石灰岩覆盖着更古老的火山岩或结晶质岩石。小安地列斯群岛也常被分成背风(北部)群岛和向风(南部)群岛。
位于大、小安地列斯群岛陆地边缘上的是巴哈马群岛、特立尼达和多巴哥以及离委内瑞拉海岸不远的许许多多岛屿，包括荷属安地列斯群岛南部在内。巴哈马群岛是由多孔的石灰岩和珊瑚礁构成的平坦地段；珊瑚礁也构成大安地列斯群岛中许多岛屿的边缘。特立尼达岛的北岭是安地斯山系的延续部分。与委内瑞拉北方那些已夷平的(已碾平的)岛屿一样，但特立尼达岛南部的平原却是由委内瑞拉的奥利诺科(Orinoco)河的沉积作用所形成。
西印度群岛水系的特点是河流短，河流的山间河道陡峭，常常穿过结晶质岩石，在滨海平原上转变为迂缓的河槽。旱季漫长，使有些河流在一年中的一段时间完全乾涸，这在大安地列斯群岛南部背风的海岸上特别严峻。
伐木毁林已引起水土流失并暴露出贫瘠的山地土壤，尤其是在海地和牙买加。各种低地土壤出现在滨海平原上和内陆盆地里；这些都是最肥沃的土壤，和小安地列斯群岛的火山土壤一起，在甘蔗种植上已经开垦了300多年。 西印度群岛的大多数岛屿位于热带范围内，横跨在东北信风的路径两旁。热带海洋性气候显示并无冬夏之分，而是从潮湿季节向略微干燥季节的转变。气温全年始终相当稳定。在小岛上和较大岛屿的海滨上，气温的日平均变化范围是6~8℃(10~15℉)，从12~4月在20℃略高些到接近30℃(70℉略高些到大约85℉)之间上下波动，从5~11月在接近24~30℃略高些(75℉左右到接近90℉)之间。相对湿度全年都很高，变化范围常在65%和85%之间。降雨量的多少和季节性因岛屿的大小、形状、地形和对东北信风的相对位置不同而不同，在大安地列斯群岛和背风群岛上为每年1,016~1,651公釐(40~65吋)，在最高的山峰上则超过5,000公釐(200吋)。
来自于西印度群岛以外的气候影响造成了极端的气候情况。从12~4月，冷锋面从北美高压反气旋系统向南延伸，这些风造成气温突然下降，天空阴云密布，并有少量降雨，但很少能吹到安地瓜以南。在大西洋海面上形成的严峻的热带风暴往往会变成飓风，对全体居民和经济情况有著潜在的破坏力。这些风沿特立尼达和多巴哥的北缘吹过(但这些地方偶然也受到袭击)，往往会扫过小安地列斯群岛，然后再转向西吹过大安地列斯群岛。受过严重袭击的岛屿有时需要一年甚至更多时间才能恢复。 地形和气候对西印度群岛的天然植被有直接影响，但是，清除和焚烧植被的作法也已改变了几乎所有这些地区的植物地理。
平原上的原始植被本是由愈创木树和吉贝(南美木棉)树构成的稀疏森林，但现在大部分低地都开垦了，种植进口的食品树如面包果和芒果之类，以及各种绚丽夺目的花卉品种如凤凰木(火红花树)、鸡蛋花、叶子花和木槿。湿地、红树林和沼泽林地出现在海滨一带，但干燥环境的代表特征却是有刺灌木、柱状仙人掌或稀疏的矮树林。海拔超过300公尺(1,000呎)的高地上其树木形成一个密闭的天篷，覆盖著各种附生植物、凤梨科植物和灰白水龙骨蕨类；在某些高出1,500公尺(5,000呎)的地方，这种混合林就让位给矮林地和高山草地了。
西印度群岛的动物群是南美洲动物群的一种枯竭的型式，南美洲本是其大部分动物的来源地。只有特立尼达拥有范围广阔的哺乳类动物，如︰树懒、食蚁兽、浣熊、吼猴、蝙蝠等。爬虫类种类更多，各岛一般都有很多蜥蜴、大鳄鱼、鳄鱼和蛇类。西印度群岛尤其展现出种类极为繁多的本地鸟类——蜂鸟、家鸽、野鸽、鹦鹉等都相当普遍。
在史前时期，最富足的动物生境是森林树冠层和大海边缘，前者有多种多样的鸟类、蝙蝠和昆虫，后者则有丰富的海龟、蛤类、牡蛎、大鳄鱼，海牛、海豚、红齧龟、东方狐鰹和飞鱼。现在这两者仍然是这些物种的主要生境，但因人类或人类引进的各种食肉动物对环境的破坏已导致物种的迅速灭绝。
