Bien qu'à 64 km de la terre la plus proche, Saint-Kilda est visible d'aussi loin que la ligne de crête au sommet des Cuillin de l'île de Skye à 129 km de là. Le climat est océanique avec de fortes précipitations (1 400 mm) et humidité. Les températures sont généralement fraîches, avec une moyenne de 5,6 °C en janvier et 11,8 °C en juillet. Les vents dominants, particulièrement forts en hiver, viennent du sud et sud-ouest. Leur vitesse atteint 13 km/h dans 85% des cas, et dépasse les 24 km/h dans 30% des cas. Sur l'échelle de Beaufort, les vents de force 8 à 9 (i.e. entre 62 km/h et 88 km/h) surviennent dans moins de 2% des cas; au Royaume-Uni, des avis de coup de vent sont alors diffusés par le service national de météorologie. Des rafales surviennent assez régulièrement au niveau des sommets. Le marnage (différence entre la marée basse et la marée haute) est de 2,9 m. Les vagues de 5 m sont courantes, ce qui rend l'amarrage délicat voire impossible à certains moments de l'année. Grâce à sa position dans l'océan, l'île est en revanche bien protégée de la neige, qui ne survient que douze jours par an.
Les îles sont composées de roches magmatiques datant du tertiaire (granite et gabbro), particulièrement marquées par les pluies et le vent violent de l'atlantique nord. L'archipel est le reste d'un volcan qui n'est plus en activité depuis longtemps, et qui s'élève à partir d'un plateau à 40 m sous la mer. Hirta s'étend sur 670 hectares et est la plus grande île de l'archipel, en comprenant plus de 78% des terres émergées. Viennent ensuite Soay (du vieux norrois « l'île du mouton ») avec 99 hectares, puis Boreray (du vieux norrois « île fortifiée » ou « île du fort ») avec 77 hectares. Soay se trouve à 0,5 km au nord-ouest de Hirta, et Boreray à 6 km au nord-est. Stac an Armin (de l'écossais « stack du guerrier »), Stac Lee (de l'écossais « le stack gris ») et Stac Levenish (signifiant « ruisseau » ou « torrent ») sont parmi les plus petits îlots et stacks. Dùn, toponyme courant dans les langues celtiques pour « forteresse », est une île protégeant Village Bay des vents du sud-ouest, mettant ainsi à l'abri le village sur Hirta. Dùn fut à une époque reliée à Hirta par une arche naturelle, et Maclean suggère que celle-ci s'est brisée lorsqu'elle fut percutée par un galion fuyant la défaite de l'invincible Armada; dans une explication plus crédible et moins romantique, Fleming suggère que l'arche fut simplement balayée par une des grosses tempêtes qui secouent les îles chaque hiver.
Le plus haut point de l'archipel, Conachair (signifiant « colline » ou « phare »), culmine à 430 m sur Hirta au nord du village. Toute sa face nord est une falaise verticale de plus de 300 m de haut qui tombe à pic dans la mer et constitue ainsi la plus haute falaise maritime du Royaume-Uni. Oiseval (« colline de l'est ») culmine elle à 290 m, au sud-est, et Mullach Mòr (« gros sommet de la colline ») à 361 m, à l'ouest de Conachair. Ruival (« colline rouge ») à 137 m et Mullach Bi (« pilier/colonne du sommet ») à 358 m dominent les falaises de l'ouest. Les plus hauts points sont à 384 m sur Boreray, 378 m sur Soay, 196 m sur Stac an Armin et 172 m sur Stac Lee, ce qui en fait les plus hauts stack de Grande-Bretagne. Plusieurs ont considéré les falaises de Saint-Kilda comme les plus spectaculaires des îles Britanniques : « [Saint-Kilda] est un trésor divin fou de tous les paysages somptueux et superflus qu'il ait jamais conçu dans sa folie. Il les a éparpillés au hasard, isolés dans l'Atlantique à 160 km des influences corruptrices du continent, 64 km à l'ouest de l'île la plus à l'ouest des Hébrides extérieures. Il a gardé pour lui-même seulement les meilleurs morceaux et tissé auteur d'eux un terrain comme preuve de sa folie ».