气候
具有热带季风和热带海洋性气候的特色：①日照时数多，热量丰富。年日照时数2000～2750 小时，年太阳总辐射量50～60 万焦耳/平方厘米；②全年气温高，积温多。年平均气温22.5～26℃，1～2 月平均气温16～26℃，7～8 月平均气温25～29℃；③雨量充沛，有干湿季之别。年平均降水量1500～2600 毫米，雨量最多的五指山东南坡可达5500 毫米以上，是世界同一纬度地区降雨最多的地方之一。但受季风和台风影响，夏秋多雨，冬春少雨，11月～翌年4 月为干季，5～10 月为雨季。常有春旱或冬春连旱。④常年风大，台风频繁。除南沙群岛靠近赤道无风带外，其余各地都是大风区。海南岛中部山地山谷风发育，更加强了海陆风。年平均风速中部地区1～2 米/秒，西部和西南部达3.8～4.7 米/秒。南沙群岛是台风源地之一，台风引起的风浪曾使岛屿面积减少，也曾使某些岛屿面积增加。每年在海南省登陆或影响海南省的台风平均为7.9 次。1973 年台风最大风速达61.2 米/秒，琼海县城曾被冲毁。
水文
河流短小，呈辐射状水系。独流入海的河流有154 条，流域面积超过100 平方公里的有38 条。南渡江、昌化江、万泉河为海南3 大河流，流域面积大于3000 平方公里。南渡江长311 公里，是省内最长河流，年径流量71 万立方米。海南省河流比降大，水力资源丰富。昌化江长230 公里，总落差达1270 米。全省水力资源蕴藏量99.5 万千瓦，可开发利用量为64.7 万千瓦。因降水变率大，干湿季分明，河水洪枯流量十分悬殊。昌化江宝桥站最大洪水流量为28300 立方米/秒，枯水流量只有3.6 立方米/秒。河川多数属暴流性，洪水突发性强，洪峰高，历时短，急涨急落。
土壤与动植物
以砖红壤为主，土壤淋溶快，有机物质易于淋失，氧化物积聚，富铝化作用明显。海拔400～750 米之间的低山发育赤红壤（砖红壤性红壤）。海拔750～1100 米以上的中山，湿度大，发育山地黄壤。逾千米的山脊发育山地草甸土。海南岛西南部东方县境发育有红褐土（又名燥红土），土质疏松。海岛沿岸沙堤发育，滨海砂土呈环状分布，宽200～400 米不等。南海诸岛为白色钙质沙土，上有鸟粪层。
海南省是中国热带生物资源最丰富的地区，维管束植物有4200 余种，其中约600 种为海南省所特有。五指山、尖锋岭、坝王岭、七指岭、吊罗山等地植物繁多，林木茂盛，终年翠绿，其中有野生稻、野生茶、野生荔枝、野芭蕉、野苦瓜等丰富的天然种质资源。植被典型类型是由热带常绿树种组成的热带季风雨林。乔木主要树种有青梅、各种桂木、榕、黄桐、见血封喉等。海南岛东北部东寨港、清澜港等地红树林十分繁茂，树高可达8～15 米，胸径可达20～40 厘米。南海诸岛树木种类较少，高等植物约40 种，有麻风树、三亚树、椰树等。沙滩上有海岸桐、羊角树、榄仁树等组成的灌木林。琼海东北部海岸和文昌北部海岸盛产麒麟茶。海南省兽类有77 种，占全国兽类总数的1/5，鸟类有344 种，占全国鸟类种类的1/4。热带性食虫、食果动物种类最为繁盛。有长臂猿、坡鹿、猕猴、黑熊、云豹等珍贵动物。五指山林中有山蛭，人过即自行跌下，吸吮人血。还有巨蜥和有膜翅的飞蜥。海南多珍禽。鸟类多数羽毛浓艳，彩色缤纷，著名的有孔雀雉、海南鹩哥、朱鹮（又名吉祥鸟）、鹦哥。南海诸岛多鲣鸟、燕鸥。
为保护珍稀野生动植物资源，国家和海南省先后建立了30 个自然保护区，面积共达7.4 万公顷，占全省面积2.2％。
