Wyspy Galapagos są wulkanicznego pochodzenia i powstały między 4 a 5 milionów lat temu. Podstawowym składnikiem skał tego archipelagu jest bazalt, który jako skała ciekła wylewał się z wulkanów i tworzył zaokrąglone wzgórza. Do wylania magmy z wnętrza Ziemi i powstania lądu oraz wulkanów przyczyniło się odsuwanie płyty kontynentalnej Nazca od płyty Kokosowej w kierunku południowo-wschodnim. Archipelag nigdy nie był połączony z Ameryką Południową, czego skutkiem jest występowanie wielu osobliwych gatunków roślin i zwierząt oraz brak gatunków charakterystycznych dla Ameryki Południowej.
Galapagos ze względu na położenie na równiku charakteryzują dwie pory roku: sucha (trwająca od lipca do grudnia) i deszczowa (trwająca od stycznia do czerwca).
Wpływ zimnego Prądu Peruwiańskiego powoduje, że mimo położenia wysp na równiku panuje tu klimat równikowy chłodny i suchy. Temperatura powietrza rzadko przekracza 27°C w ciągu dnia. Wyspy opływa zimny prąd morski, dzięki któremu upały nie są tu tak dokuczliwe.
Wyspy mają dość dużą wysokość względną, a najwyższym szczytem jest Góra Azul o wysokości 1689 m n. p. m. Nadbrzeżne niziny porośnięte są znoszącym duże zasolenie lasem namorzynowym. Powyżej znajduje się sucha strefa porośnięta wysokimi kaktusami, a im wyżej tym wilgotniejszy jest klimat i bogatsza roślinność. Powyżej strefy kaktusów znajduje się region wilgotnych lasów równikowych. Wyższe tereny porośnięte są drzewami pokrytymi endemicznymi (charakterystycznymi jedynie dla danego regionu) mchami oraz różnymi gatunkami orchidei. Dodatkowo na tylko na wyspach Santa Cruz i San Cristrobal znajduje się strefa krzewów i paproci. Najwyższe piętro stanowią trawy i endemiczne paprocie.