북쪽은 보성군의 벌교읍, 서쪽은 보성만, 동쪽은 순천만, 남쪽은 다도해해상국립공원과 접하고 있다. 북쪽 벌교읍에서 남쪽 도화면까지 약 95㎞에 이른다.
행정상으로는 대서면·남양면·도화면·동강면·두원면·과역면·점암면·금산면·고흥읍·도양읍 등이 있으며, 부군폐합에 따라 고흥군이 설치되었다.
고흥반도의 지형은 후빙기(後氷期) 이후의 해수면 상승으로 인하여 낮은 지역에 바다속에 잠기면서 반도가 형성되었고, 도립공원인 팔영산(八影山, 609m)과 운람산(雲嵐山, 487m)을 비롯하여 높이 400m 이상의 산지를 형성하고 대부분 암산(巖山)으로 되어 있다.
반도의 중심부인 고흥읍은 서울에서 4시간 30분, 부산에서 2시간 40분이 소요되는 등 접근성이 떨어지는 편이지만, 해상교통이 편리하여 수산업의 중심지이고 김의 양식이 활발하다. 또한, 반도의 서남쪽에 있는 거금도(居金島)는 연안 일대에 수산업이 성하며, 특히 간석지가 넓게 전개되고 조류가 평온한 편이다. 기후는 온화하여 난대성 기후의 특성이 뚜렷하며, 연평균 기온은 13.9℃이며 연강수량은 1,558mm에 이를 정도이다.
예로부터 김을 비롯하여 굴·바지락 등의 양식지대를 이루고 있다. 그 밖에도 두원면에 풍류(風流)해수욕장, 내나로도(內羅老島)의 나로도해수욕장, 외나로도 일대가 다도해해상국립공원 등으로 지정되어 있어 관광지로서도 좋은 자연경관을 이루고 있다.
최근에는 고흥군에 속한 나로도에 나로 우주센터가 건설되어 대한민국의 우주항공의 중심지로 떠오르고 있는 지역이다. 최근에는 지구온난화의 영향으로 제주도의 특산물로 알려진 감귤이 고흥반도에서 생산되고 있으며, 재배지가 여수·진도에까지 확대되고 있다.