Mặc dù chia sẻ tương đồng văn hóa với các lãnh thổ nói tiếng Pháp ở Caribe, Guyane thuộc Pháp thường không được xem là một phần của khu vực địa lý này, lý do là vì biển Caribe nằm cách xa Guyane thuộc Pháp hàng trăm km về phía tây, ở sau cung đảo Tiểu Antilles. Tuy nhiên, ranh giới mà người ta định ra cho Caribe đã thay đổi theo thời gian. Về mặt lịch sử, ranh giới của Caribe ở mức độ lớn nhất của nó trong các thế kỷ XVII và XVIII và lúc đó thì Guyane thuộc Pháp nằm ở rìa và trong một số giai đoạn nó có thể được cho là một phần của bản thân Caribe.[cần dẫn nguồn]

Guyane thuộc Pháp nằm giữa 2° và 6° vĩ Bắc, và từ 51° đến 53° kinh Tây. Lãnh thổ này gồm có hai khu vực địa lý chính: một dải duyên hải nơi đa phần cư dân sinh sống, và vùng rừng mưa rậm rạp và gần như không thể tiếp cận dần cao lên đến các đỉnh khiêm tốn của dãy núi Tumuk Humak dọc theo biên giới với Brasil. Đỉnh cao nhất tại Guyane thuộc Pháp là Bellevue de l'Inini ở Maripasoula với cao độ 851 m (2.792 ft). Các ngọn núi khác bao gồm Mont Machalou (782 m (2.566 ft)), Pic Coudreau (711 m (2.333 ft)) và Mont St Marcel (635 m (2.083 ft)), Mont Favard (200 m (660 ft)) và Montagne du Mahury (156 m (512 ft)).

Có một số hòn đảo nhỏ nằm gần bờ biển tại Guyane thuộc Pháp, ba hòn đảo Îles du Salut (quần đảo Cứu rỗi) bao gồm đảo Diable, và hòn đảo biệt lập Îles du Connétable nằm xa hơn về phía đông.

Đập thủy điện ở phía bắc của Guyane thuộc Pháp đã hình thành nên một hồ nhân tạo. Guyane thuộc Pháp cũng có nhiều sông, trong đó có sông Waki.

Tính đến năm 2007, rừng mưa Amazone, nằm ở phần xa xôi nhất của tỉnh, được bảo hộ trong khuôn khổ vườn Amazone Guyane, một trong mười vườn quốc gia của Pháp. Diện tích của vườn là 33.900 kilômét vuông (13.090 dặm vuông Anh) thuộc các xã Camopi, Maripasoula, Papaïchton, Saint-Élie và Saül.