장산곶 남쪽 38°선 바로 아래에 위치하며, 인천에서 서북쪽으로 191.4㎞ 떨어져 있다. 남한의 서해 최북단의 땅으로 남한 본토보다 북한 내륙에 가깝다. 동경 124°53′, 북위 37°52′에 위치한다. 면적 46.3㎢, 해안선 길이 52.4㎞이다. 2007년 말 현재 인구는 4,826명(남 2,558명, 여 2,268명)이고 세대수는 2,173호이다. 우리나라에서 14번째로 큰 섬이다.
주요 관광지로는 사곶천연비행장을 비롯하여 두무진·콩돌해안 등이 있는데, 옹진백령도두무진은 1997년 12월 30일 명승으로 지정되었으며, 옹진 백령도 사곶 사빈(천연비행장)과 옹진 백령도 남포리 콩돌해안은 1997년 천연기념물로 지정되었다.
명칭의 유래를 보면, 옛날 황해도 어느 고을에 한 선비가 사또의 딸을 사모하여 둘이 장래를 약속하였다. 이를 안 사또가 딸을 외딴 섬으로 보내버리자 선비는 사또의 딸을 찾기 위해 애를 썼다. 어느 날 하얀 학이 흰 종이를 물어다주고 가는 꿈을 꾸어 놀라 깨어보니 정말 종이에 주소가 적혀 있었다.
선비는 주소대로 장산곶에서 배를 타고 이곳까지 와서 사또의 딸을 찾아 회포를 풀며 단란하게 살았다는 전설인데, 그 섬을 백학(白鶴)이 알려주었다 하여 백학도라 하였고 오늘날 백령도로 불린다.
옹진반도에 연속된 지역으로 평원상에 돌출된 지형이 후빙기 해면 상승으로 잔구의 상부가 남아 형성된 섬이다. 지질은 석회암·규암·셰일 등으로 구성되어 있고 오랫동안의 침식으로 기복이 낮은 파랑상의 잔구가 평균 50∼100m의 높이로 펼쳐진다. 하천의 발달이 미약하며 여름 우기에만 흐르는 하천이 대부분이다.
해안선은 단조로운 파식애를 이루는 암석해안과 함께 하천의 출구가 있는 곳에는 사빈해안이, 남동 해안에는 간석지가 발달되어 있다. 사곶마을의 연안은 규조껍질로 된 규조토로 되어 있는데 콘크리트 바닥처럼 단단하여 썰물 때는 자동차 통로로 이용된다.
1월 평균기온 ·4.5℃, 8월 평균기온 25℃, 연강수량 1,273㎜, 연강설량 760㎜이다.
1895년(고종 32)에 백령면이 되어 진촌, 사곳, 노화 등 17개 동리를 관할하다가 1914년 행정구역 통폐합으로 진촌, 가을, 연화, 남포, 북포, 대청, 소청 7개 리로 개편되었다. 1945년에 경기도 옹진군에 편입되었고, 한국전쟁 이후 북한으로부터의 피난민이 많이 정착하였다. 1974년에는 대청도와 소청도를 대청면에 떼어 주고, 1995년인천광역시 옹진군에 편제되었다.
2006년 말 현재 인구수는 4,716명(남 2,453명, 여 2,263명)이고 세대수는 2,029호이다. 전체 면적은 46.40㎢이고 논은 4.61㎢, 밭은 6.85㎢, 과수원 및 목장이 0.47㎢, 임야가 30.51㎢이다.
1960년대 이후 간척지 조성 및 인구 전출로 인해 자급자족이 가능하다. 주요 농작물로는 쌀·보리·콩·고구마 등이 생산된다. 연평도와 함께 서해안의 주요 어장인데 군내(郡內)에서 어획량이 가장 많고 수산물 저장 시설, 급유 시설이 갖추어져 있으나 접적 지역(接敵地域)에 해당되어 어로활동에 제약이 크다. 까나리·멸치·홍어·가자미 등이 어획되고 전복·해삼·굴·홍합·미역 등이 채취된다.
까나리의 어기는 4월부터 6월까지, 멸치는 8월 하순부터 10월까지이다. 진촌(鎭村)에 유일한 상설 시장이 있는데, 가장 성황을 이루는 시기는 까나리의 계절이다. 취락의 분포는 섬 내를 통하는 도로를 따라 발달하는데 진촌리를 중심으로 자연마을이 밀집해 있다.
교통은 인천 등지에서 여객을 위한 카페리호 등과 행정선 외에도 화물선이 취항되고 있다.
교육 기관으로는 초등학교 2개교, 중학교 1개교, 고등학교 1개교가 있다.