Powierzchnia wyspy 135 km², linia brzegowa 139 km, urozmaicona jest trzema dużymi, nienazwanymi półwyspami. 80 km wybrzeża stanowią klify, przeważnie osiągające 20 m wysokości, na wyspie jest również 13 plaż. Wyspę otacza wąski pas rafy koralowej.
Większość powierzchni pokrywa wilgotny las równikowy, a 63% jej powierzchni zostało objęte ochroną jako Christmas Island National Park.
Ze względu na późne zaludnienie wyspa ma bogatą florę i faunę. Występuje tu ok. 200 gatunków roślin kwitnących, w tym 25 gatunków drzew. Najbardziej znanym przedstawicielem lokalnej fauny jest krab czerwony. Co roku w listopadzie odbywa się migracja krabów czerwonych, w której uczestniczy ok. 100 mln osobników. Poza krabem czerwonym występuje tu jeszcze 19 innych gatunków krabów, w tym Birgus latro. Wyspa jest również siedliskiem kilkudziesięciu gatunków ptaków, w tym kilku endemicznych oraz kilku gatunków gadów. Na wyspie nie występują dziko żyjące ssaki.
Klimat Wyspa leży w strefie klimatu tropikalnego z temperaturami w dzień wahającymi się od 26 °C w najchłodniejszych miesiącach do 28 °C w najcieplejszych. Południowo-wschodnie wiatry wiejące przez cały rok powodują, że klimat jest łagodny. W wilgotnej porze roku, trwającej od listopada do kwietnia, zdarzają się sztormy.