Tọa độ địa lí ghi trên bia chủ quyền đảo Trường Sa là 8°38′30″B 111°55′55″Đ / 8,64167°B 111,93194°Đ / 8.64167; 111.93194. Đảo Trường Sa có dạng hình tam giác vuông với cạnh huyền nằm theo hướng đông bắc-tây nam. Theo tài liệu của Cục Chính trị thuộc Bộ Tư lệnh Hải quân (Việt Nam), đảo này dài 630 m, rộng tối đa 300 m và có diện tích 0,15 km², xếp thứ tư về diện tích trong quần đảo; một số tài liệu nước ngoài ghi là 0,13 km².[3] Hiện nay (2020) đảo dài 1300 m, rộng tối đa 500 m. Theo Trung tâm chiến lược và Nghiên cứu Quốc tế (CSIS - Hoa kỳ), thì Việt Nam đã bồi đắp thêm khoảng 15 hectare cho đảo Trường Sa lớn[4]. Theo như hình ảnh vệ tinh LandsatLook thì diện tích đất nổi sau khi bồi đắp của đảo là vào khoảng 36,5 hectare (0,365 km²).

Bề mặt đảo cao khoảng 3,4 đến 5 m so với mực nước biển khi thủy triều xuống thấp nhất. Vành san hô bao quanh đảo cũng nhô lên khỏi mặt nước khi nước triều xuống. Thủy triều ở khu vực này tuân theo chế độ nhật triều.[1]

Khí hậu ở đảo mang nét đặc trưng của quần đảo Trường Sa với mùa hè mát và mùa đông ấm. Từ tháng 2 đến tháng 5 là mùa khô; từ tháng 5 đến tháng 1 năm sau là mùa mưa. Trong mùa khô, nhiệt độ cao được duy trì từ 4 giờ 30 phút đến 19 giờ nhưng sóng yên biển lặng. Vào mùa mưa, nhiệt độ trong ngày thấp hơn nhưng dông bão thường xuyên xảy ra.[1]

Đảo Trường Sa có giếng nước lợ có thể dùng để tắm giặt và tưới cây. Thực vật nơi đây chủ yếu là các cây bàng vuông, muống biển, phi lao, phong ba, xương rồng và một số loài cỏ lau thân mềm, cỏ lá kim nhưng sinh trưởng và phát triển kém do khí hậu khắc nghiệt.[1] Người trên đảo trồng thêm chuối, đu đủ, ớt và nhiều loại rau xanh, rau gia vị. Họ còn nuôi hàng trăm con chó và rất nhiều gia cầm như gà, vịt, ngan và ngỗng.[5]