서쪽에는 대동만(大東灣)을 건너 백령도, 동쪽에는 해주만(海州灣)이 접하고 있다. 행정적으로는 옹진군과 강령군, 태탄군 일부와 벽성군 일부를 차지하며, 크게 강령반도, 마산반도, 읍저반도로 나뉜다. 면적은 약 580㎢이며 동서 사이의 길이는 58㎞이고, 너비에서 넓은 곳은 51㎞이며, 남북사이의 길이는 16㎞ 정도이다.
멸악산맥의 지맥이 황해에서 침강한 복잡한 해안으로 흥미반도(興嵋半島)·순위반도(巡威半島)·창린반도(昌麟半島)·용호도·순위도·어화도·기린도·창린도 등이 있다. 근해에는 황해해류가 흐르기 때문에 기후가 온화하다. 지형은 일반적으로 남서방향으로 가면서 점차 낮아진다. 반도에는 곳곳에 분지들이 있으며 대부분 지역에 해발 100m 안팎의 구릉 및 낮은 산들이 있다.
옹진반도는 해안선의 굴곡이 매우 심하여 많은 섬들을 끼고 있고, 바닷가의 만들에는 간석지가 이루어져있으면 둘레의 섬들 중에 육계도가 된 것도 있다.
연평균 기온은 10.6℃, 연평균강수량은 1,044㎜ 정도이다. 따뜻한 기후조건을 가진 옹진반도에서는 감나무, 왕대, 모시풀, 차나무, 귤나무 등 난내성식물과 호두나무, 굴피나무, 닥나무 등이 자리잡고 있다.
옹진반도의 환경적 특성상 조기·멸치·넙치·가자미와 김·조개·대합 등이 많이 잡힌다. 반도 주변에는 간석지가 발달되어 있고, 반도의 동쪽은 연백평야와 연결된 넓은 평야가 전개되어 벼농사가 발달되어 있다. 주요 농작물은 벼, 밀, 보리, 강냉이, 고구마, 수수 등이다.
특히 옹진 부근에는 온천장이 있어 휴양지로 유명할 뿐 아니라, 니켈, 금, 동이 등이 들어 있는 다금속광상들이 분포되어 있다.