Pitcairn è un'isola vulcanica e, sebbene i vulcani si siano spenti da tempo, a ricordarli sono rimasti le ripide scogliere e una frastagliata linea costiera. L'isola si trova nel Pacifico meridionale immediatamente a sud del Tropico del Capricorno, a circa due terzi della rotta coperta dagli albatros quando migrano dall'Australia all'America meridionale. Le terre più vicine sono l'Isola di Pasqua e le remote isole sud-orientali della Polinesia Francese, gli arcipelaghi di Tuamotu e di Gambier. La sua superficie misura soltanto 3 km di lunghezza e 1,5 km di ampiezza, per cui l'intera isola può essere facilmente esplorata in un paio d'ore. A completare l'arcipelago c'è solo qualche remoto isolotto o qualche atollo Henderson (con una superficie otto volte maggiore di quella di Pitcairn) Ducie e Oeno.

Quando l'equipaggio del Bounty vi giunse assieme ai polinesiani, Pitcairn era ricoperta quasi per intero da una foresta, che però è stata ormai ampiamente sostituita da alberi da frutto e giardini ed è rimasta intatta soltanto in una piccola parte della punta occidentale dell'isola. Gli isolani hanno compiuto qualche passo per rigenerare la foresta originaria e il consiglio ha costituito una piantagione di miro (Thespesia populnea), una specie di albero prediletta dagli intagliatori del legno. L'unico mammifero originario dell'isola è il ratto polinesiano, mentre le specie più note tra gli uccelli che vengono a nidificare su Pitcairn sono la sterna (Gygis alba) e il comune noddy (Anous stolida). Henderson è abitata da alcune specie endemiche di uccello, tra cui il pollo di Henderson (Nesophylax ater).

Il clima di Pitcairn è subtropicale e le temperature medie mensili sono comprese tra i 18°C di agosto (inverno) e i 24°C di febbraio (estate). Luglio e agosto sono i mesi più secchi e novembre il più umido, ma le precipitazioni sono distribuite piuttosto uniformemente lungo tutto l'arco dell'anno (gli isolani sono abituati al fango).