屋久岛是一处方圆501平方米（193平方里）的圆形岛屿，在鹿儿岛以南耸立出海面，位于九洲岛的南端。屋久岛山构成中九州山脉的一部分，岛中央山的最高点宫之浦岳海拔为1935米（6360英寸），高过九洲境内的其他山脉。岛内有30多处山峰达到1000米（3281英尺）以上，从滨海到山颠垂直分布着从亚热带到亚寒带的各种各样的植被。屋久岛年降雨为4000—10000毫米（157－394英尺），植被类型区别显著，从滨海至山颠的一处107平方米（41平方里）的地带约占了岛屿的五分之一，于1993年10月被列入世界自然遗产。屋久岛山海拔约2000米，是日本南部最高的山脉，另有几个山峰超过1800米，最高峰四周的山脊普遍高达1000米以上，自海滨到山巅的地势非常陡峭，岩床巨大，较小的沙石和页岩在山脚也可见到。气候从亚热带、温带、寒温带到亚苔原带逐渐变化。年平均气温在20度左右，空气湿度在山顶可达零度以下，冬季降雪是很平常的。年平均降水量很高，随高度和地理位置改变，海滨降水在4000毫米，内地降水在10000毫米左右。湿度也很大，平均73－75％，雨季超过80％。

屋久岛森林生态保护系统、自然和生态保护区与九洲岛的南端以一条宽60公里、深120米的海峡隔开。此地边界曲折、复杂，有些地区只有1公里宽。保护区位于岛的中央，向东、西、南三个方向伸展，其中西面延伸至海。屋久岛国家公园据国家公园法于1964年成立，1975年野生保护区据自然保护法成立，组成了世界遗产保护区的一小部分。据文化财产保护法而届定的特殊自然保护区完全在世界遗产保护区的范围内。森林生态保护区于1991年成立，包括了世界遗产区和周围地区，其中岛的中央地带和西南沿海地带于1980年被联合国教科文组织列入生物保护圈。1993年该区被列入世界遗产目录。世界遗产区占地10747亩，屋久岛野生保护区占地1219亩，森林生态区占地14600亩，其中96％是国有土地，4％是私有土地。该区海拔从海平面到935米不等。植被与大陆截然不同，垂直分布明显，亚热带植物颁在海边，温带、中温带、寒温带和亚苔原带的随地势上升而依次分布。与岛屿的面积相比，这里的植物物种显得格外丰富，约有1900个种和亚种分布于此，94种是本地特有的，200多种植物是处于其分布地域的最南界；该区动物多种多样，有16种哺乳动物，4个亚种是此地特有的。传统认为此山有神灵的存在，屋宇杉被认为是神树。地区内只有猎人所取的道路和两处茅屋。屋宇岛的森林已被生物学家仔细地研究过，此地也被列为生态保护区。诸多因素导致了独特的森林地区包括屋久杉（屋久岛的本地杉）的产生。亚热带植被从滨海延伸至200米处的山坡，包括各种树木，尤值一提的是高大的榕树。沿海岸地区具有广泛、多样的亚热带树木；在200－800米（656－2625英尺）的气候温和地区，多长着甜橡树和长青橡树；这一地带往上至1600米（5249英尺）处，就是久负盛名的屋久杉的所在地，屋久杉慢杉树的一种，据估计有3000—3500年树龄。其中一棵杉树，据测有7200年的树龄，树身周长16.4米。这些古老的杉树无疑在生物学和生物形态学上都极有价值，它们还为一些濒临灭绝的鸟类，如琉球知更鸟和伊豆画眉的栖息地。温和地带的栎木例如冷杉，高山下的植物例如杜鹃花，这些不同树种形态的垂直分布在海岛的斜坡山是清晰可见的。不同气候地带的各种植物共同生长，并形成局部的生态系统，这一现象极其稀有。

屋久岛最为典型的自然景观要属古屋久杉树，树龄均超过一千年，其中一些树木的直径达到5米。从生态学和形态学上来说，屋久岛包括了世界上最宝贵的自然林地，而且它还是濒临灭绝鸟类的家园。