Đây là một hòn đảo giữa đại dương được kiến tạo và có nguồn gốc từ núi lửa. Nó là hòn đảo mới được hình thành duy nhất của Mảng Cocos, một trong những mảng kiến tạo nhỏ. Định tuổi bằng kali - argon đã xác định được loại đá lâu đời nhất trên đảo có niên đại từ 1,91 đến 2,44 triệu năm trước, tức là vào Thế Pliocen muộn,[9] và nó được cấu tạo chủ yếu từ đá bazan, được hình thành do dung nham bị làm nguội đi.

Cocos có hình dạng gần như chữ nhật với kích thước 8 km × 3 km (5 dặm × 2 dặm) và chu vi là 23,3 km (14,5 dặm).[5] Cảnh quan là núi và không theo quy luật nào. Điểm cao nhất là Cerro Iglesias tại 575,5 m (1.888 ft).[9] Mặc dù chủ yếu là núi nhưng hòn đảo cũng có những chỗ bằng phẳng ở độ cao 200–260 m (660–850 ft) so với mực nước biển nằm ở trung tâm đảo.[10]

Trên đảo có một số sông suối ngắn được nuôi dưỡng bởi lượng mưa dồi dào đổ ra bốn vịnh, ba trong số đó ở phía bắc của hòn đảo, trong đó lớn nhất là các sông Genio và Pittier đổ ra vịnh Wafer. Vòng quanh đảo là các vách đá tuyệt đẹp cao đến 90 mét (300 ft) khiến cho việc tiếp cận hòn đảo tương đối khó khăn, ngoại trừ một số bãi biển. Điểm tiếp cận hòn đảo dễ nhất là tại Vịnh Chatham ở phía bắc.[11] Phong cảnh núi non và khí hậu nhiệt đới kết hợp với nhau tạo ra hơn 200 thác nước trên khắp hòn đảo. Đất đai trên đảo Cocos được phân loại là Entisol, có tính axit cao và dễ bị xói mòn bởi lượng mưa lớn trên các sườn dốc của đảo, vì vậy nó không phải là nơi có những khu rừng dày đặc.