伊豆諸島の有人島としては最も西にある。本島と最も近い有人島は東北東に10kmほどにある式根島。
周辺の島も含め数十個の流紋岩質単成火山があり「神津島火山群」を成している。島の形はひょうたん型をしており
伊豆諸島の有人島としては最も西にある。本島と最も近い有人島は東北東に10kmほどにある式根島。
周辺の島も含め数十個の流紋岩質単成火山があり「神津島火山群」を成している。島の形はひょうたん型をしており天上山(標高572m)を中心とした北部と、秩父山のある南部とに大きく分けられる。
本島のシンボル的存在である天上山は、9世紀の噴火で形成された溶岩ドームである。『続日本後紀』では、838年(承和5年)に大規模な噴火をしたことが記録されている。山頂部は比較的に平坦で、ここに「表砂漠」「裏砂漠」と呼ばれる砂地がある。また山頂部では本州では2000m級の高山に生育しているような高山植物も見られる。
南部と北部の間の西側の前浜沿いに主な集落がある。島の他の地域には字滝川、字高処山のように字があるが、この地域には字も町名も指定されていない。
御蔵島や青ヶ島など伊豆諸島には断崖絶壁に囲まれた島が多い中、神津島は比較的平坦で砂浜海岸が多い。また近海を黒潮が流れており、観光事業は発足していないが、マッコウクジラなどの鯨類もいる。