Cụm đảo Song Tử có tọa độ: 11°25′N 114°21′E

Cụm đảo Song Tử là một atoll hở hình bầu dục trải dài hướng đông bắc – tây nam. Atoll có chiều dài khoảng 15 km, chiều ngang khoảng 6,5 km, bao gồm hai đảo nổi là Song Tử Tây và Song Tử Đông, hai đảo chìm là Đá Nam và Đá Bắc. Đê viền của atoll thường xuyên bị ngập nước (ngoại trừ hai đảo nổi) và được giới hạn bởi các đường đẳng sâu 20 – 50 m, không khép kín, tạo nên nhiều cửa thông với biển bên ngoài. Hình thái các đảo nổi không ổn định, thường bị biến đổi mạnh vào các thời kỳ gió mùa đông bắc và gió mùa tây nam (chủ yếu ở phần đông bắc và tây nam các đảo). Phụ thuộc vào bề rộng của hành lang ngầm bao quanh đảo cũng như các hoạt đông khác (chủ yếu là các hoạt động của con người) trên các đảo, mức độ biến đổi hình thái của đảo Song Tử Tây mạnh hơn so với đảo Song Tử Đông. Phần trong vụng atol Song Tử có bề mặt địa hình đáy bằng phẳng, độ sâu lớn nhất là 42 - 43m; bề mặt đáy được phủ bởi trầm tích cát nhỏ mịn; tác động của thủy động lực yếu hơn so với bên ngoài atoll, là nơi trú ngụ và neo đậu tàu thuyền khá thuận lợi, đồng thời có khả năng phát triển tốt các mô hình và dạng thức nuôi biển. Bề mặt mài mòn của tập đá vụn san hô (bề mặt thềm biển) là bề mặt nền trên cùng của hầu hết các đảo nổi trong quần đảo Trường Sa, được hình thành vào thời kỳ biển lùi Holocene giữa - muộn. Tuổi của thềm biển này được định là 2020 ± 80 năm.