Geografia Wyspa położona jest na Oceanie Spokojnym ok. 500 km na zachód Zatoki Buenaventurana. Ma 1850 metrów długości i maksymalnie 600 m szerokości, a jej powierzchnia wynosi 35 hektarów. Jest wystającym z morza grzbietem górskim o trzech wierzchołkach, z których najwyższy – Cerro de la Mona – osiąga wysokość 376 m n.p.m. Podwodny łańcuch górski rozciąga się z północnego wschodu na południowy zachód na długości ponad 277 km (150 mil), a jego szerokość osiąga 50 mil.
Wyspa należy do Kolumbii i administracyjnie wchodzi w skład departamentu Cauca.
Geologia Malpelo to oceaniczna wyspa wulkaniczna, powstała w okresie miocenu ok. 17–20 milionów lat temu wskutek interakcji pomiędzy pióropuszem płaszcza Galapagos a płytami Nazca i kokosową. Uważana za fragment oceanicznej skorupy ziemskiej, prawdopodobnie manifestacja plamy gorąca. Wyspa zbudowana jest ze skał bazaltowych – dajek pochodzących z trzeciorzędu, zastygłej lawy poduszkowej i brekcji. Na wyspie nie ma źródeł wody pitnej.
Klimat Malpelo znajduje się w strefie niskiego ciśnienia atmosferycznego przy równiku, gdzie zbiegają się pasaty z północnej i południowej półkuli, tworząc tropikalną strefę konwergencji. Klimat charakteryzują zmienne wiatry i wysokie opady. Pora deszczowa trwa od maja-czerwca do grudnia.