La Papua Nuova Guinea si trova a sud dell'equatore e a nord dell'Australia. Occupa la metà orientale della Nuova Guinea, l'ultima di una serie di isole che dal Sud-Est Asiatico si estende nel Pacifico, e comprende anche una serie di isole circostanti. Al centro si erge una catena di monti, l'Owen Stanley Range, con molte vette che superano i 4000 m. Tre quarti del territorio sono coperti da foreste tropicali pluviali e la parte restante è costituita da pianure alluvionali, praterie e mangrovie. I fiumi principali sono il Fly, il Sepik e il Ramu. Nuova Irlanda, Bougainville e Nuova Britannia, le isole più importanti, sono circondate da sorprendenti formazioni coralline e spesso sono colpite da imprevedibili quanto violenti fenomeni naturali (nel 1994 la città di Rabaul, in Nuova Britannia, fu distrutta dall'eruzione del Tuvurvur).

In Papua Nuova Guinea esistono quasi 9000 specie di piante, per la maggior parte concentrate nelle foreste pluviali. Le isole sono popolate da 250 specie di mammiferi, prevalentemente pipistrelli e topi ma anche marsupiali quali il canguro arboreo. Ci sono anche due tipi di echidna. Il vero patrimonio dal punto di vista faunistico è costituito dalle 700 specie di uccelli: la quantità e la varietà di pappagalli, colombe e martin pescatori (dalla grande colomba coronata al delicato pappagallo nano) non ha eguali in nessun'altra zona del mondo. Altri uccelli degni di nota sono i grandi casuari, i kokomo (buceri) e i cacatua. Per quanto riguarda il regno degli insetti le specie più sensazionali sono la Attacus atlas (Queen Alexandra Birdwing), la farfalla più grande del mondo (il primo esemplare osservato venne abbattuto con un fucile), e gli scarabei, usati sovente come ornamento.

La Papua Nuova Guinea ha solo quattro parchi nazionali, tra cui il Varirata National Park e il McAdam National Park, ma è stato proposto di istituirne altri. I problemi principali che affliggono la flora e la fauna sono l'abbattimento degli alberi e l'inquinamento da metalli pesanti provocato dalle miniere di rame come quelle di Panguna o dell'isola di Bougainville (attualmente chiuse) e di Ok Tedi, nelle Star Mountains.

La Papua Nuova Guinea ha un clima tipicamente monsonico, caldo, umido e piovoso per tutto l'anno. Ci sono una stagione delle piogge (da dicembre a marzo) e una stagione secca (da maggio a ottobre), ma sono entrambe soggette a variazioni regionali (specialmente sulle isole). Le precipitazioni per esempio variano molto: a Port Moresby possono cadere fino a1000 mm di pioggia all'anno, mentre a Lae ne cadono più di 4500 mm. Nelle zone più piovose, come la Nuova Britannia occidentale, le precipitazioni possono superare i 6 metri l'anno. Sulla costa le temperature sono abbastanza stabili per tutto il corso dell'anno (tra i 25 e i 30°C), ma il tasso di umidità e il vento sono mutevoli. Alle altitudini più elevate la temperatura è più bassa e sulle Highlands può fare molto freddo.