A vulkanikus eredetű sziget a többi emberi településtől legmesszebb eső, régóta lakott hely a világon. Ebben a minőségében versenytársa Tristan da Cunha szigete az Atlanti-óceán déli részén, de annak csak a 19. század óta vannak állandó lakói. Hatalmas távolságok választják el a szárazföldtől és a Csendes-óceán többi szigetétől is. A legközelebbi lakott település tőle 2092 km-re északnyugatra van, a Pitcairn-szigeteken. Dél-Amerika legközelebbi pontja a chilei Punta Lavapié nevű földnyelv 3600 kilométerre délkeleten. Északkeleti irányban a Galápagos-szigetek az első szárazulat, 3474 kilométerre.[4] A lakatlan Sala-y-Gómez-sziget fekszik a legközelebb, mintegy 400 kilométerre kelet-északkeletre.
A derékszögű háromszöghöz közelítő alakú sziget oldalai körülbelül 22, 18 és 16 kilométer hosszúak, területe 171 km². (Összehasonlításul Budapest területe 525 km².) A sziget három sarkát egy-egy vulkáni domb adja, ősi kráterrel: északon a legmagasabb az 510 méteres Terevaka, keleten a 460 méteres Poike, délnyugaton a 300 méteres Rano Kau.[5] A terület 40%-a tartozik a Rapa Nui Nemzeti Parkhoz, ami 1995 óta az UNESCO világörökség része.[6]
Három apró sziklaszirt (Motu Nui, Motu Iti, Motu Kao Kao) tartozik még hozzá, a „Madáremberek szigetének” is nevezik őket. Sok vándormadár fészkel rajtuk.
A sziget több óceáni hátság, a (Sala-y-Gómez-hátság, Keleti-Csendesóceáni-hát, Chilei-hát) találkozásánál, egy forrópont felett, a modern geológiai vizsgálatok szerint mintegy félmillió éve jöhetett létre. Legősibb része, a Poike kráter ennyi idős. A sziget tulajdonképpen csaknem 3000 méter magas vulkáni hegy, a környező, több mint 2000 méter mélyen fekvő tengerfenéktől számítva.[7] Az utolsó nagyobb vulkánkitörés 12 000 évvel ezelőtt történt, és az eddig legutolsó lávafolyásra 2-3000 évvel ezelőtt került sor. Az emberi letelepedés jóval ezután történt, ezért a sziget hagyományaiból is hiányzik a vulkáni aktivitás emléke, bár a legutóbbi kitörés időpontja geológiai értelemben nagyon közeli.
A vulkáni kőzetek rendkívül sok fajtája megtalálható a szigeten, de semmilyen olyan kőzetre nem leltek a kutatók, ami üledékes vagy kontinentális eredetű lenne.[5] A három hegycsúcsot főleg bazalt alkotja. A szigeten található számtalan barlang tulajdonképpen lávaalagút, amit a lávafolyások hoztak létre úgy, hogy a lehűlő külső kéreg alól kifolyt a még forró, folyékony kőzet. E barlangok miatt állandó felszíni vízfolyások nincsenek is a szigeten, a lehulló csapadék nagy része rögtön a föld alá fut, felszíni szárazságot előidézve.[8]
A bazalt egy része különösen kemény, ebből, illetve a vulkáni üvegből, az obszidiánból készítették az őslakók a nagy szobrok megmunkálásához szükséges eszközöket. A szigeten számos obszidián-lelőhely található; a legmagasabbra az egyik közeli sziklaszirten, a Motu Itin található fajtát értékelték.
A kőszobrok általában tufából készültek, mégpedig a Terevaka melletti Rano Raraku mellékkúp porózus anyagából. A sok szoborra fejdíszként feltett hatalmas, vörös színű kőtömbök anyaga összepréselődött vulkáni salak, scoria, ennek lelőhelye Puna Paunál van.
A sziget körül a polinéziai szigetvilágtól eltérően nincsenek korallzátonyok, mert már a Baktérítőtől délre, a trópusokon kívül helyezkedik el, és a tengervíz téli 20–21 fokos hőmérséklete nem kedvez a zátonyépítő korallfajtáknak. A partvonal északon sziklás, kikötésre a kisebb csónakok is alig találnak alkalmas helyet, a tenger hullámai folyamatosan erodálják. A déli part lankásabb; itt viszont az 1960-as chilei földrengés nyomán keletkezett cunami végzett nagy pusztítást. A 8 méter magas szökőár 15, mintegy 30 tonnás kőszobrot 150 méterre elsodort és összetört, valamint több ezer tonnányi hordalékkal borította be őket.[9]
A köves felszín a szubtrópusi éghajlaton és a csekély esőzés nyomán csak lassan erodálódik. A fokozatosan kialakuló agyagos talaj azonban kiválóan alkalmas a növénytermesztésre.[10]
Felszíni vízfolyások ugyan nincsenek a szigeten, de mindhárom vulkáni kráterben található egy-egy krátertó, ami jelentős mennyiségű édesvíz-tartalékot jelentett az őslakosok számára. A tavak iszapjában lerakódott pollen elemzése lehetővé tette a sziget ősi növényvilágának, az erdők kipusztulása folyamatának megismerését.[11]