位於南海最北端，距高雄市東南方438公里，行政區域隸屬高雄市旗津區。面積約2平方公里，由東沙環礁、北衛灘、南衛灘和東沙島組成。東沙環礁的直徑約25公里，陸域及海域面積共約500平方公里，環礁與島嶼所包圍的潟湖深度從0.6～17公尺不等。群島發育於大陸棚，水下暗礁棋布，現生珊瑚如石珊瑚、軟珊瑚等相當豐富，珊瑚覆蓋率達80%以上。
東沙島位於東沙環礁西側，隔著南、北兩個水道與東沙環礁的礁臺形成半封閉的圓形。地勢低矮，形狀近似開口向西的蟹螯，其中環抱面積約0.64平方公里的小潟湖。東沙島是東沙群島中唯一能供短暫停留的島嶼，是南洋航海的中繼站之一，有「珊瑚洲」、「南海明珠」之稱。島上設有氣象站、醫院和漁民服務站等簡易設施。西元2007年「東沙環礁國家公園」成立後，東沙島也成為海洋研究的基地。