Geologia thumb|240px|Plaża na wyspie Laysan Północno-Zachodnie Wyspy Hawajskie powstawały w okresie od 30 do 7 milionów lat temu jako wulkany tarczowe, nad plamą gorąca, która stopniowo zbudowała cały Grzbiet Hawajski. Kiedy płyta pacyficzna poruszała się na północny zachód nad plamą, erupcje wulkaniczne zbudowały kolejno poszczególne wyspy w jednej linii. Wyizolowane masy lądowe stopniowo erodowały i przekształciły się ze stożków wulkanicznych w skalne ostańce lub atole. Wyspy są w różnym stadium erozji, zależnie od wieku, a także pierwotnych rozmiarów. Nihoa, Necker i Gardner Pinnacles są kamienistymi, bazaltowymi wyspami, które nie erodowały na tyle, żeby stać się podstawą atolu lub rafy koralowej. Laysan i Wyspa Lisianskiego są niskimi, piaszczystymi wyspami, a French Frigate Shoals, Pearl i Hermes, Midway oraz Kure atolami. Maro Reef to niemal całkowicie zanurzony kompleks raf.
Flora i fauna oraz jej endemizm Północno-Zachodnie Wyspy Hawajskie znajdują się ok. 4000 km od Ameryki Północnej i 6100 km od Azji. Z tego powodu wyspy te posiadają niebywałą liczbę rzadkich gatunków. Na wyspy dolecieć lub dopłynąć mogą jedynie gatunki potrafiące przebywać znaczne dystansy.