Situata tra il Mar delle Antille e l'Oceano Atlantico pressoché all'altezza del Tropico del Cancro. l'isola di Cuba occupa una superficie superiore alla metà di quella complessiva delle isole caribiche; la bordano numerosi isolotti e arcipelaghi, tra cui oltre alla vasta (2.340 km2) e piatta Isola della Gioventù nel Mar delle Antille - gli arcipelaghi dei Colorados a NW; di Sabana (o Jardines del Rey) e di Camaguey al largo della costa centro- settentrionale, dei Jardines de la Reina e dei Canarreos presso la costa meridionale.
Di forma stretta e allungata, estendendosi da W a E per 1.200 km, e con una larghezza media di 100, Cuba è costituita dalla parte emersa di una piattaforma continentale sottomarina, che si riallaccia a quelle delle Bahama e della Florida. L'isola si presenta in prevalenza pianeggiante o tabulare, accidentata qua e là da rilievi che raramente superano i1.000 m.
Essa poggia infatti su un antico zoccolo cristallino metamorfosato, lungamente spianato dall'erosione, a più riprese, dal Cretaceo in poi. Spinte orogenetiche diedero origine ai rilievi, mentre ai ripetuti periodi di sommersione marina si deve il formarsi di quei terreni sedimentari che oggi ricoprono la maggior parte della superficie territoriale.
I rilievi, il cui asse è per lo più orientato da W a E, non formano un unico allineamento, ma risultano intervallati da ampie distese pianeggianti o appena ondulate, cosi da costituire isolati massicci o brevi catene. Si distinguono, procedendo da W a E la Sierra de los Organos, il cui nome deriva dalla caratteristica forma a canne d'organo delle sue rocce, interessante esempio di carsismo (i fenomeni carsici sono peraltro largamente diffusi in tutta l'isola, a causa della sua natura essenzialmente calcarea, tipici sono per esempio anche i mogotes, piccole alture a forma conica), la Sierra del Rosario, che come la precedente catena supera appena i 650 m: il gruppo montuoso costituito dalle sierre di Trinidad e del Sancti Spiritus: infine la Sierra Maestra, all'estremità sud-orientale dell'isola, che raggiunge nel Pico Turquino (1974 m) la massima elevazione di Cuba.
Il ripido versante meridionale di quest'ultima catena sprofonda in mare in corrispondenza della fossa di Bartlett (o Fossa d'Oriente: oltre 7.000 m di profondità). Ciò è causa di instabilità strutturale della zona, caratterizzata da frequenti fenomeni sismici; la regione è inoltre contraddistinta dalla presenza di rocce laviche, attestanti l'importante funzione che il vulcanesimo ha svolto in questa parte dell'isola.
Le coste sono in genere basse e sabbiose, sovente orlate da lagune; non mancano però estese terrazze litoranee, dovute ai moti eustatici e alle conseguenti variazioni di livello del mare, in corrispondenza delle quali si sono formati ottimi porti naturale: L'Avana, Santiago de Cuba, ecc .
Assai accidentate, le coste mostrano un continuo succedersi di ampie baie e golfi, tra cui quelli atlantici di Buenavista e di Jiguey e quelli caribici di Batabanò, Cienfuegos; Guacanayabo e Guantanamo.