L'archipel des Comores est constitué d'îles volcaniques. Ces îles volcaniques, ainsi que certains massifs du nord de Madagascar se sont formés au tertiaire et au quaternaire. L'île de Mayotte est la plus ancienne actuellement émergées et aurait subi trois phases de volcanisme entre 15 et 0,5 Ma. Les âges sont progressivement décroissants vers l'ouest. L'île la plus récente est l'île de la Grande Comore, et son volcan, le Karthala, y est toujours actif. Ce volcan possède l'un des plus grands cratères du monde.
Chacune des îles témoigne d'un phénomène d'activité volcanique différent qui sont une activité de type hawaïen à longues coulées basaltiques fluides, puis une autre de type strombolien à cônes et projections de lapilli comme dans le massif de la Grille en Grande Comore et enfin, une activité explosive avec lacs de cratères, dite ultra vulcanienne ou phréato-magmatique.
Bien que contestée, l'hypothèse d'un point chaud au-dessus duquel aurait « défilé» selon une trajectoire sud-est, nord-ouest puis nord-est, sud-ouest, la plaque somalienne pourrait rendre compte des âges progressivement décroissants vers l'ouest de ces massifs volcaniques.
Plus les îles sont anciennes, plus elles ont subi une érosion intense. L’agressivité du climat, la faible perméabilité des sols, l’aptitude des matériaux à être mobilisés par des ruissellements amplifiés par la déforestation, favorisent l'érosion. Elle se manifeste notamment par le décapage de l’horizon superficiel du sol, par des ravinements, des éboulis, des glissements de terrain et la formation de padzas (mauvaises terres).
La faune et la flore comoriennes sont apparentées à celles de Madagascar, mais du fait de leur isolement relatif, elles présentent certaines spécificités. En outre, certaines espèces devenues rares ou très rares continuent à y vivre comme les dugong à Mayotte. De ce fait les autorités locales ont cherché à créer des zones de protection ; le Parc marin de Saziley a été créé en 1991 tandis que le parc marin de Mohéli a été créé en 1999 en partenariat avec les associations villageoises. Cette initiative exemplaire a été finaliste pour le prix de l'Initiative Équateur par les Nations unies en 2002.
Le WWF classe les biomes de forêts tropicale et de mangrove de cet archipel dans une seule écorégion appelée forêts des Comores.
Plusieurs mammifères sont endémiques des îles. Le Maki de Mayotte, un lémurien que l'on retrouve uniquement sur cet île, est protégé par la loi française et par la tradition locale. Une espèce de chauve-souris découverte par David Livingstone en 1863, autrefois abondante, a été ramenée à une population d'environ 120 spécimens, entièrement sur Mohély et sur Anjouan. Un groupe britannique de préservation a envoyé une expédition pour les Comores en 1992, avec pour objectif d'apporter des spécimens en Grande-Bretagne pour établir une population reproductrice.
22 espèces d'oiseaux sont endémiques à l'archipel, et 17 d'entre elles sont présente uniquement sur les territoires contrôler par l'Union. Il s'agit notamment du Karthala Scops-hibou, Anjouan Scops-hibou et du Moucherolle de Humblot.
En partie en réponse à des pressions internationales dans les années 1990, le gouvernement de l'Union s'est davantage préoccupé de l'environnement. Des mesures ont été prises non seulement pour préserver la faune rare, mais aussi pour enrayer la dégradation de l'environnement, notamment sur Anjouan densément peuplée. Plus précisément, afin de minimiser l'abattage des arbres pour le carburant, le kérosène est subventionné, et des efforts sont en cours pour remplacer la perte de la couverture forestière causée par la distillation de l'Ylang-ylang pour le parfum. Le Fonds de soutien au développement communautaire, parrainé par l'Association internationale de développement (IDA, une filiale de la Banque mondiale) et le gouvernement comorien, s'emploie à améliorer l'approvisionnement en eau dans les îles.
Ces îles possèdent, comme les autres îles de la région, de nombreuses espèces endémiques. Quelques une des espèces les plus remarquables.
On ne trouvera aux Comores aucun grand animal d'Afrique, pourtant très proche: (éléphant, girafe, lion, crocodile, zèbre ou antilope).
Il existe aux Comores de nombreux écosystèmes tropicaux qui dépendent principalement de l'altitude. On y trouve de nombreuses plantes tropicales dont bon nombres sont endémiques. Comme la plupart des îles, la diversité de la flore locale subit deux pressions, d'une part sur la diminution des espaces disponibles par la réductions des biotopes dues à l'envahissement des humains sur des zones autrefois plus sauvages et d'autre part à l'intrusion de plantes exotiques envahissantes telles les goyaviers. La flore avait été peu étudiée dans le passé en raison du fort pouvoir attractif de la grande île de Madagascar sur les botaniste. Cependant depuis 1996, des inventaires systématiques ont été réalisés d'abord à Mayotte, puis à la Grande Comores, Mohély et Anjouan (programme en cours 2009 : Biodiversité cachée des îles de l'Océan Indien). Les efforts pour la préservation sont cependant très insuffisants pour préserver les zones les plus riches, et des bouleversements des biotopes sont à prévoir pour les années à venir.