西沙群岛象朵朵睡莲，浮珠般在绿波万顷的南中国海上。它位于海南岛东南约180海里处，与东沙、中沙、南沙群岛构成中国最南端的疆土。 西沙群岛，从东北向西南伸展，在长250公里，宽约150公里的海域里，由45座岛、洲、礁、沙滩组成。西沙群岛岛屿，东面为宜德群岛，由北岛、石岛和永兴岛等7个岛屿组成;西面是永乐群岛，由金银、中建、珊瑚8个岛屿组成。
西沙群岛地处北回归线以南，雨量充沛，岛屿附近海域的水温年变化小。这些优越的自然条件形成了西沙群岛奇特的景观。 登上西沙群岛的第一大岛永兴岛，就如走进了一座热带植物园。那里热带植物丛生，四季繁茂。环岛沙堤以内的地区生长着以白避霜花组成的乔木林，越靠岛的中心地带植株越高，越靠近海岸，植株越矮。在岛的外围沙堤上，生长的是海岸桐和草海桐等热带乔木和灌木。
海岸桐主要分布在环岛50-100米宽的沙堤上，好象沿岛的防风林一样。它的材质较好，分枝多而低矮，抗风力强。草海桐是珊瑚岛上热带常绿灌木，分布广，面积大，除了潮水可以淹没的地域外，岛屿其他地方都有生长。除了天然林，岛上还有历代我国军民种植的椰子树等，有些地方形成小片椰子林。
西沙群岛上栖息着鸟类40多种，常见的.有鲣鸟、乌燕鸥、黑枕燕鸥、大凤头燕鸥和暗缘乡眼等。在整个树林的上层及其上空，海鸟成千上万终日盘旋飞翔，千鸣万啭，自成奇观，素称"鸟的天堂"。更有趣的是鲣鸟，它会在大海中给渔船导航，白天渔民根据鲣鸟集结和寻食方向，驾船扬帆前去撒网捕鱼，傍晚跟随它们飞回的路线，把渔船从茫茫大海驶往附近的海岛停泊。渔民们称鲣鸟为"导航鸟"。 西沙群岛是我国主要热带渔场，那里有珊瑚鱼类和大洋性鱼类400余种，是捕捞金枪鱼、马鲛鱼、红鱼、鲣鱼、飞鱼、鲨鱼、石斑鱼的重要渔场。海产品主要有海龟、海参、珍珠、贝类、鲍鱼、渔藻等几十种。比较名贵的有海龟之王的棱皮龟，海参之王的梅花参，世界最著名的珍珠--南珠、宝贝、麒麟等十几种。 随着海、陆、空交通的不断发展，人们游览南海诸岛风光的愿望不久将会得到实现。
西沙群岛，位于南海西北部，海南岛东南方，分布在北纬15°47′～17°08′，东经111°10′～112°55′之间，北起北礁，南至先驱滩，东起西渡滩，西止于中建岛，以永兴岛为中心，距三亚市榆林港和文昌市清澜港都是330公里。海岸线长达518公里。西沙群岛分布在50多万平方公里的海域，由40多个岛、洲、礁、沙、滩组成。
西沙群岛海域辽阔，陆域低、平、小，最高的石岛为海拔15.9米，低于5米的岛屿20座，占62.3%;岛礁均为海洋型岛屿，除高尖石为火山角砾岩组成的基岩岛外，其余全是以珊瑚、贝屑为主组成不同岩土的珊瑚岛礁，珊瑚礁盘大;部分海岸发育有海滩岩，地形平坦，地貌类型较简单。
沙堤、砾堤主要分布于永兴岛、东岛、金银岛、珊瑚岛、琛航岛、中建岛、赵述岛、甘泉岛、北岛和中岛等，阶地为砾岛的主体，一般位于岛屿的中部或新老砂堤之间，潟湖主要分布于琛航岛、南岛和中建岛，多位于沙堤内侧，洼地主要分布于永兴岛、东岛、北岛、金银岛、甘泉岛和琛航岛等，残丘仅分布于石岛和东岛东北部，火山岩台地仅见于高尖石岛。[10]西沙群岛环礁主要集中在西沙大陆陡坡的1000米深水台阶上，北面为西沙海槽，水深在20xx米以上。多呈长圆形或纺锤形，前者如浪花礁、华光礁等，后者如东岛环礁、永乐环礁等。
西沙群岛邻近海域沉积物主要来自遭受破坏的珊瑚礁或其他生物碎屑提供的砂源，其次是海岸侵蚀所提供的砂源，再次是现代珊瑚及海洋生物生长发育的碎屑沉积，表层沉积物分为砾砂、中粗砂、中砂和细砂4个等级。[10]岛屿在礁坪上的部位，乎皆在主风向的背风侧，即大多位于礁体的西南侧，所有岛屿均分布在礁坪上，但并非所有礁坪上皆有岛屿。
西沙群岛位于海南岛东南的台阶式大陆坡上，座落于被海谷强烈割切的孤立台阶上。西沙群岛周围都是槽谷，其中一条规模很大的弓形槽谷围绕着群岛的西、北及东部，强烈割切大陆坡。此谷为沉积物充填而发育成海槽，称之为西沙北海槽。海槽全长460余公里，西段呈北东—南西向延伸，水深超过1650米;东段则呈东西向展布，水深超过3000米，并由此注入南海深海平原。西沙群岛至中沙群岛之间分布着一条北东向的海槽—西沙东海槽，槽深2500米。海槽的东北端及西南端增深至3000米以下，并与南海深海平原相通。西沙群岛的西南边缘则是一条不明显的北西向海槽，深1100米，其西北端与西沙北海槽相通，东南端伸入南海深海平原。综上所述，西沙群岛海区实际上是由海槽连成的环形洼地所围绕的孤立台阶，是由于海谷强烈割切大陆坡而分割出的孤立地块。
在西沙各海槽周围，在北面和西面是广东大陆架、北部湾陆架与海南岛东南的台阶式大陆坡(南海西北大陆坡)的急剧转折区域;在南及西南部则是宽广的大陆坡台阶，在东南及东面是中沙台阶和南海深海平原。海底地形趋势是自西北向东南倾斜，海水深度也随之从西北向东南逐渐增大。
西沙群岛为西南中沙群岛最北一群，每年10月至次年2月为冬季风期，主要受东北季风影响，盛行偏北气流;4月至9月为夏季风期，主要受西南季风影响，盛行偏南气流。西沙气候的基本特征是：高温高湿，对流旺盛，降水较多，干湿季分明，风能资源丰富，热带气旋、暴风雨、干旱等灾害性天气影响频繁。
西沙群岛珊瑚礁为世界上著名的四大高生产力区域类型之一。西沙群岛的珊瑚礁鱼类有432种，占本区海洋鱼类种数的81.3%。海域海洋底栖生物类的棘软珊瑚科有6属6种，水螅珊瑚2属7种，属于潮间带腔肠动物类的鹿角珊瑚科有11种，蜂巢珊瑚科5种，滨珊瑚科3种，杯形珊瑚科3种，木珊瑚科3种，石芝科3种，类尖柳珊瑚科有3种，菌珊瑚科有2种，软柳珊瑚科有2种，褶叶珊瑚科有1种，梳状珊瑚科1种，枇杷珊瑚科1种，丁香珊瑚科1种，铁星珊瑚科1种，奇软珊瑚科1种，丛柳珊瑚科1种，鞭柳珊瑚科1种等
西沙海域共发现底栖甲壳动物41种，隶属13科28属，其中以短尾类种数最多，共25种，隶于5科15属，主要的蟹类有扇蟹、蜘蛛蟹、梭子蟹、磁蟹、蛙蟹、王蟹、菱蟹等，以扇蟹科种类最多，共6属11种。虾类资源约有200多种，主要品种有锦绣龙虾、密毛龙虾、中国龙虾、黑吉对虾、日本对虾、近缘新对虾、大额仿对虾、鹰爪虾、磷虾、糖虾
西沙群岛海域已发现的底栖软体动物19科25属26种，仅次于甲壳类动物，列西沙海域底栖生物种类总数的第二位。在双壳类中，鸟蛤科有3属3种，帘蛤科2属3种，锉蛤科2属2种。潮间带软体动物51科287种。西沙礁盘区域游泳鱼类平均生物密度平均密度比外海高;梅鲷类生物密度最高，主要密集于东岛、永兴岛、七连屿等海区。
西沙群岛的地质史可从现代追溯到元古代中期，与海南岛抱板群原岩时代，即海南岛晋宁构造阶段沉积物相当。晋宁运动之后西沙基底露出水面，与海南岛乃至华南地区相连为陆地，长期遭受地球外力剥蚀;直到新生代，喜马拉雅构造运动在西沙地区表现为“南海运动”，西沙隆起受北东东、东西向和北东向为主的断裂切割成断块隆起带。
在晚第三纪中新世和上新世早期，地壳下沉接受海侵，沉积了总厚度近1000米的生物礁相灰岩;在中新世和上新世末期，海面明显发生下降，致使原先沉积的生物礁相灰岩产生白云岩化作用，前者厚度大于80米，后者厚32米。
在上第三纪晚期，西沙地区产生一组北西向断裂，并切割了早期的东西向和北东向构造，为高尖石火山岩喷发准备了通道。第四纪以来，地壳间歇性升降运动引起海平面的变化，接受了约260米厚的生物礁相灰岩和生物碎屑灰岩沉积。
约距今3000～4000年前，西沙地区海平面基本稳定在目前的位置，而一些沙洲岛以及部分海滩岩则是近1000～20xx年才出现的，这些岛礁洲滩及其成岛作用直至现今仍在受着风海流(包括风暴潮)等自然力的不断改造而处于继续变化之中。现有岛礁按物质组成区分，火山角砾岩组成的基岩岛1座(高尖石)，占总数的3.1%;以珊瑚、贝屑为主组成的珊瑚岛31座，占96.9%，其中生物砂屑灰岩组成的1座，占3.1%;生物碎屑灰岩组成的4座，占12.6%;珊瑚碎屑砂砾组成的24座，占75.0%;珊瑚砾石组成的1座，占3.1%;海滩岩组成的1座，占3.1%。