동쪽은 광양만 및 여수만, 서쪽은 순천만에 접한다.
게의 집게발 모양 같으며 북부 순천에서 동남단 여수까지는 약 65㎞, 최남단 여수시 화양면까지는 약 68㎞에 이르며, 북부 해룡면의 지협부는 너비 약 10㎞, 최단축과 직각을 이루는 최장폭은 약 60㎞에 이른다.
북쪽으로는 순천시와 광양시의 광양읍에 접하고 반도 내에는 순천시의 해룡면과 여수시의 율촌면·소라면·화양면, 전라선 철도의 종점인 여수시가 있다. 여수시는 동쪽에 남해도와 전면에 돌산도(突山島)·금오도(金鰲島) 등이 있어 풍랑을 막아주고 수심이 깊어 천연적인 좋은 항구이다.
조선 태종 때 충청도·전라도·경상도의 3도수군통제영이 있었던 것으로 보아 이 지역은 군사상 중요한 요새지였다. 여수(당시 여천시)에는 호남 최초의 공업단지인 여수국가산업단지가 건설되어 GS칼텍스 등 석유화학공업이 주종을 이루고 있다.
남부해상의 금오열도(金鰲列島)와 동백나무숲으로 유명한 오동도(梧桐島)는 한려해상국립공원의 일부이고, 남단의 만성리해수욕장을 비롯하여 여러 해수욕장이 있어 좋은 관광지를 이루고 있다.