Остров горист и сложен преимущественно вулканическими породами. Берега Мартиники сильно изрезаны, у большинства бухт вход перегорожен рифами. Наиболее удобные для судоходства гавани расположены на западном побережье, в заливе Фор-де-Франс.

Холмистая равнина делит Мартинику на две части: южную невысокую (до 500 м) и северную, занятую в основном старыми вулканическими массивами, среди которых выделяется действующий и самый высокий вулкан Мон-Пеле («Лысая гора»), высотой 1397 м. Этот вулкан стал широко известен в мире после катастрофического извержения в 1902 году, когда погибло население города Сен-Пьер (около 30 тысяч человек).

Мартиника бедна полезными ископаемыми. Они представлены в основном сырьём для производства стройматериалов. Обнаружены небольшие залежи марганцевых руд.

Климат острова тропический, пассатный. Среднемесячные температуры составляют от 24 до 27 °C при количестве осадков от 1500 до 2000 мм в год. Дождливый сезон длится с июля по ноябрь. В целом климатические условия благоприятствуют развитию сельского хозяйства и туризма, если не считать довольно частых ураганов.
Флаг Мартиники. На нём четыре гремучих змеи.

На Мартинике много рек, но все они незначительны по размерам, хотя в северной части острова есть и водопады.

В прошлом остров покрывали густые тропические леса. Сейчас они сохранились лишь кое-где на склонах гор.

Фауна Мартиники бедна и представлена в основном птицами и мелкими грызунами, а также змеями, которых, согласно местным легендам, во времена рабства завезли на остров плантаторы для изгнания из лесов беглых рабов-негров.

Море вокруг Мартиники богато рыбой, ракообразными и моллюсками.