Quần đảo Mã Tổ tổng cộng có 19 đảo lớn nhỏ,[2] nằm cách đảo Đài Loan 114 hải lý, cách Kim Môn 152 hải lý, cách cửa sông Mân khoảng 54 hải lý, cách duyên hải Phúc Kiến khoảng hơn 10 hải lý. Diện tích đất liền của quần đảo là 29,52 km², tổng chiều dài đường bờ biển của các đảo trong quần đảo là 133 km. Về mặt địa chất, các đảo là các nền đá hoa cương có hình cái dùi, địa thế nhấp nhô, dốc dựng đứng. Đỉnh Bích Sơn trên đảo Bắc Can cao 294 mét, cũng là đỉnh cao nhất quần đảo. Đỉnh cao nhất đảo Nam Can là Vân Đài Sơn với cao độ 248 mét, được liệt vào trong "tiểu bách nhạc" của khu vực Đài Loan. Trong số 4 hương của Liên Giang, chỉ có Đông Dẫn là không có bãi biển.

Quần đảo Mã Tổ thuộc đới khí hậu cận nhiệt đới hải dương, bốn mùa rõ rệt, mùa đông lạnh và ẩm ướt, mùa thu có khí hậu khá ổn định. Mã Tổ có vĩ độ cao hơn Bắc Đài Loan một chút, song do nằm gần đại lục nên mang đặc tính khí hậu đại lục, nhiệt độ độ trung bình năm là 18,6 °C, chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm ở mức cao. Mỗi năm tại Mã Tổ, nhiệt độ từ tháng 12 đến tháng 2 là thấp nhất, từ tháng 3 mới tăng chậm, nhiệt độ cao nhất xuất hiện vào tháng 7 và tháng 8 với nhiệt độ bình quân trên dưới 29 °C, nhiệt độ có thể giảm xuống chỉ còn 10 °C vào tháng 2.