硫黄島は、父島からは300 km、本州、グアム島、南鳥島、沖縄本島から、それぞれ1,200 kmから1,300 km程度のほぼ等距離に位置する。島の大半は標高100 m前後の台地状の比較的なだらかな地形であるが、島の最南端に位置する最高所（標高169 m）の摺鉢山（パイプ山）は、その名の通り「すり鉢」を伏せたような形状をしている。活火山の火山島であり、地熱が高く、島の至る所で温泉（硫黄泉）が湧き出し、噴出する硫黄ガス（二酸化硫黄等）により、硫黄独特の臭いが立ち込めている。数千年前の海底火山の活動で海底に火山砕屑物が堆積し、それが隆起して誕生した島であり、過去数百年間の平均で、世界的にも珍しい年間約25 cmもの速度で、現在も急速な隆起活動が続いている。島西方にある釜岩はかつては一つの独立した島であったが、この急速な隆起活動により現在は硫黄島と地続きとなっている。火山噴火予知連絡会は宇宙航空研究開発機構との共同により、陸域観測技術衛星「だいち」の合成開口レーダーを用いた硫黄島観測データ（2006年11月11日と12月27日分）を解析した。それによれば、11月11日観測時と比べて島が20 cm隆起しており、硫黄島南東部にて数cmの隆起が確認された。
硫黄島の南北には、それぞれ北硫黄島と南硫黄島があり、この三島で火山列島（硫黄列島）を構成する。三島とも同じ造りの海底火山の島であり、その体積は富士山を遥かに凌ぐ。