D'origine volcanique, il est constitué par les îles habitées de Madère et de Port Santo et par les îlots inhabités de Desertas et de Selvagens. La surface de l'île de Madère est de 734 km².

L'île de Madère a un relief très abrupt : 65% de sa surface a une pente supérieure à 25%. Le point culminant est le Pico Ruivo avec 1861 m. ; Porto Santo par contre est très plate et possède 9 km de plage de sable doré.

Le climat de Madère ne change pas beaucoup pendant l'année ; il reste agréable avec des températures de 22°C max et 16°C min. Une couverture nuageuse est créée par les montagnes et les vents alizés, ce qui produit une pluviosité qui peut atteindre dans certains endroits 3000 mm/an, surtout sur la côte nord. Porto Santo échappe à cette ceinture nuageuse et par conséquent la pluviosité est très inférieure à celle de Madère. Les Désertas et les Selvagens ont un climat aride.

Madère possède une grande biodiversité, avec près de 500 espèces de flore vasculaire et près d'un millier d'insectes. Un grand nombre de ces espèces sont endémiques, environ 300, si l'on additionne la faune et la flore. Madère detient l'étendue la plus grande et la mieux conservée au monde de laurisylva, qui couvre une surface de près de 15000 ha, incluse dans la liste du patrimoine naturel mondial de l'UNESCO en décembre 1999.