Tọa độ địa lí ghi trên bia chủ quyền đảo Nam Yết là 10°10′45″B 114°22′0″Đ / 10,17917°B 114,36667°Đ / 10.17917; 114.36667. Đảo có dạng hình bầu dục hơi hẹp bề ngang, nằm theo trục đông-tây với chiều dài khoảng 700 m, chiều rộng khoảng 150 m và diện tích đạt 6 ha[4] - 9,7 ha.[5] Theo như hình ảnh vệ tinh LandsatLook, diện tích đất nổi của đảo là 8,29 ha.

Đảo cao 2-3,5 m.[5] Đảo Nam Yết là một phần của một rạn san hô vòng lớn nên mặt ngoài (phía nam) rất dốc và sâu trong khi mặt trong (phía bắc, hướng vào vụng biển) thì thoải đều và nông.[6]

Đất trên đảo này chủ yếu là sạn, sỏi và cát thô từ đá mẹ là san hô, vỏ sò ốc và chỉ mới hình thành khoảng nửa sau Holocen.[7] Kết quả khảo sát năm 1973 cho thấy đất cát ven bờ đảo có lượng cation Ca2+ và Na+ trao đổi cao; đất cát pha thịt giữ nước kém. Vào giữa đảo thì cation Ca2+ và Na+ trao đổi giảm mạnh; đất giàu lân hơn, tương đối ít cát và giàu thịt nên giữ nước tốt hơn.[8]

Khí hậu đảo Nam Yết mang đặc trưng của khí hậu nam Biển Đông, nhiệt độ trong năm cao và biến thiên theo mùa không lớn, trung bình từ 26,5 °C đến 27 °C.[5] Ba tháng cuối năm là thời gian mưa nhiều nhất. Trung bình mỗi năm có 13 cơn bão và áp thấp đi qua đảo này.[5]