Quelques maisons de pêcheurs, une petite église, un château garnissent le pourtour de la baie que domine le fort de l'Éminence. Port-Cros est plus escarpée que ses voisines.
L'île fait partie des îles d'Hyères. Elle mesure 7 km2 de superficie, 4,5 km de long et 2 km de large. Elle est entourée de l'îlot de la Gabinière, du Rocher du Rascas ainsi que de l'île de Bagaud. Elle culmine à la Montagne du Fortin de la Vigie, à 199 m, mais le Mont Vinaigre (194 m) est souvent considéré comme le point culminant. La Grande Garde (185 m) et le Mont de la Galère (143 m) font aussi partie des plus hautes collines de l'île. Port-Cros comptait jadis plusieurs rivières, mais une seule subsiste, dans le Vallon de la Solitude, où une petite retenue existe. Par contre, l'île compte plusieurs sources.
L'île de Port-Cros correspond au cœur du Parc national de Port-Cros stricto sensu, un établissement public à caractère administratif, placé sous l'autorité du Ministère de chargé de l'écologie. Il vise à protéger le patrimoine naturel de l'île et du périmètre marin situé autour d'elle.
Le conservatoire du littoral a acquis, de 1999 à 2006, deux vallons sur la partie est de l'île, donnant accès aux baies de La Palud et de Port-Man.
L'avifaune comporte quelques espèces rares et nicheuses comme le goéland leucophée (nicheur dont la population n'est plus du tout en voie d'extinction), l'aigle botté (migrateur rare), le faucon pèlerin, le puffin cendré et le puffin de Méditerranée. De nombreux oiseaux migrateurs séjournent au printemps et à l'automne.
La faune terrestre comporte quelques particularités comme le discoglosse sarde (amphibien) et le phyllodactyle d'Europe (petit gecko endémique de Port-Cros, de Corse et de Sardaigne).
Les populations d'invertébrés et de chiroptères sont également très riches en diversité d'espèces.
La forêt littorale méditerranéenne est préservée comme le pin d'Alep dont le peuplement vieillissant laisse peu à peu place au chêne vert. Quelques espèces rares y sont protégées comme la barbe de Jupiter et l'herbe-aux-chats. On y trouve aussi des essences du maquis comme l'arbousier et la bruyère arborescente.