半岛地势平缓，西北高、东南低，海拔多在100米以下。南部为玄武岩台地，占半岛面积的43.3%，略呈龟背状，台地上多分布有孤立的火山锥，其中石峁岭最高，海拔259米。中西部和北部多为海成阶地，占半岛面积的26.7%，海拔在25米以下。中东部为冲积和海积平原，占半岛面积的17.4%，地形平缓。半岛地表水缺乏，河流短少，成放射状独流入海，其中南渡河最大，长65千米，流入雷州湾，雷州青年运河纵贯半岛北部，长236千米。地下水资源较丰富。

      半岛岸线曲折，港湾众多。东部为台地溺谷湾海岸，南部为火山台地海岸，西部为海成阶地和台地溺谷湾海岸。港湾主要有湛江港、雷州湾、流沙港、乌石港、安铺港。半岛之东近岸海域中有30多个岛屿，较大的岛屿有东海岛、南三岛、硇洲岛、新寮岛和东里岛。东海岛位于雷州湾与湛江港之间，面积247平方千米，人口约10万，地势平坦，东部有沙堤，东北蔚律港水深26～41米，西部沙滩宽阔，有长6820米的大堤与大陆相连。南三岛位于东海岛之北，由10个小岛进行围海造田连接而成，面积123平方千米。硇洲岛为火山岛，位于东海岛之东，面积53平方千米，岛上最高火山锥海拔81.6米，东部为陡崖。