Nouvelle-Calédonie là bộ phận của Zealandia, một mảnh của siêu lục địa cổ đại Gondwana. Người ta suy đoán rằng Nouvelle-Calédonie tách khỏi Úc vào khoảng 66 triệu năm trước, sau đó trôi về hướng đông bắc, đến vị trí hiện tại vào khoảng 50 triệu năm trước.[31]

Đảo chính bị phân chia theo chiều dài do một dãy núi ở phía giữa, có các đỉnh cao nhất là núi Panié (1.629 m) tại phía bắc và núi Humboldt (1.618 m) tại phía đông nam.[32] Duyên hải phía đông có thảm thực vật tươi tốt.[32] Duyên hải phía tây có các xa van và đồng bằng lớn, thích hợp cho nông nghiệp song khô hơn so với phía đông. Nhiều khối núi giàu quặng nằm tại duyên hải phía tây.[32]

Diahot là sông dài nhất tại Nouvelle-Calédonie, có chiều dài khoảng 100 km.[33] Lưu vực của sông rộng 620 km² và mở theo hướng tây bắc đến vịnh d'Harcourt, chảy hướng về đỉnh phía bắc của đảo dọc theo dốc phía tây của núi Panié.[33][34] Hầu hết đảo có rừng thường xanh ẩm ướt bao phủ, còn xa van chiếm ưu thế tại những vùng thấp.[35] Phá Nouvelle-Calédonie có tổng diện tích 24.000 km², là một trong các phá lớn nhất thế giới, bao quanh nó là rạn san hô Nouvelle-Calédonie.[32]

New Calesdonia có khí hậu nhiệt đới, mùa nóng ẩm kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3 với nhiệt độ từ 27 °C đến 30 °C,[32] mùa mát khô kéo dài từ tháng 6 đến tháng 8 với nhiệt độ từ 20 °C đến 23 °C.[32] Khí hậu nhiệt đới tại đây ôn hoà cao độ nhờ ảnh hưởng từ đại dương và gió mậu dịch làm giảm độ ẩm vốn có thể lên đến gần 80%.[32] Nhiệt độ trung bình năm là 23 °C, các cực độ về nhiệt độ là 2,3 °C và 39,1 °C.[8] Dữ liệu về lượng mưa cho thấy có khác biệt lớn trên đảo chính, lượng mưa 3.000 mm ghi nhận tại Galarino cao gấp ba lần trung bình tại duyên hải phía tây. Ngoài ra còn có các giai đoạn khô hạn do tác động của El Niño.[8] Từ tháng 12 đến tháng 4, áp thấp và bão nhiệt đới có thể gây ra gió có tốc độ lên đến 100 km/h, giật 250 km/h và mưa rất lớn.[8]