樺太は、ユーラシア大陸の東方、北海道の北方に位置してきる。島は南北に細長く、東西の幅が最大で約160km(最狭部は約26km)であるのに対し、南北は約948kmにも及ぶ。島の面積は北海道よりやや小さく76,400㎢である。その面積のうちの約70%は山岳地帯によって占められており、平地は北部に集中している。
樺太は、南の北海道とは宗谷海峡により、また、西のユーラシア大陸とは間宮海峡により隔てられている。島の北岸および東岸はオホーツク海に面している。なお、2万年ほど前の氷河期には海水面が低下しており、今日のユーラシア大陸・樺太・北海道は互いに地続きだったと考えられている。
樺太の最北端は、北樺半島の先端に位置している鵞小門岬(
奥端市)である。北樺半島から西方の樺太北岸から、対岸の大陸側であるアムール川河口地域の北岸までの湾状の海岸線となっており、樺太湾と呼ばれている。