Часть территории Кубы занимают субплатформенные участки, сложенные известняками и связанные в структурном отношении с известняковыми плато Юкатана, Флориды и Багамских островов. На юго-востоке остров пересекает основная складчатая система Антильской островной дуги, образующая горный хребет Сьерра-Маэстра.

Бóльшая часть Кубы занята низменными, слегка всхолмленными равнинами; горные кряжи и возвышенности, более низкие на западе и более высокие на востоке, тянутся вдоль побережий. На крайнем западе, на п-ове Гуанаакабибес, вдоль берега тянется известняковая сильно эродированная поверхность со своеобразным карстовым рельефом. Западнее Гаваны протягивается узкий гребень Сьерра-де-лос-Органос высотой от 150 до 750 м. Изолированные известняковые холмы, напоминающие по форме стога сена, поднимаются над живописными долинами. Особой красотой отличается долина Виньялес, окруженная крутосклонными куполовидными возвышенностями высотой 300–400 м, с многочисленными пещерами. В центральной части острова находятся высокие горы Сьерра-де-Тринидад, с вершиной Сан-Хуан, достигающей 1156 м. Наиболее крупная горная система Кубы находится на востоке; долина Гуантанамо делит ее на северную часть (массивы Сьерра-дель-Кристаль, Сьерра-де-Нипе, Кучильяс-де-Тоа и Сьерра-де-Пурьяль с высотами до 1230 м) и южную, образованную упоминавшимся хребтом Сьерра-Маэстра, где находится самая высокая точка Кубы – пик Туркино (1974 м).

Помимо горных хребтов и террасированных возвышенностей, ландшафты Кубы изобилуют живописными карстовыми формами и долинами. В одной из таких долин – Юмури на севере острова – создан заповедник. Достопримечательностями долины являются тропические ландшафты и пещеры, включая систему Бельямар, известную своими кристаллическими образованиями. Река Юмури протекает через депрессию почти правильной округлой формы с плоским днищем диаметром ок. 8 км и крутыми склонами высотой ок. 150 м.

Реки Кубы не имеют большого хозяйственного значения. Самая длинная река – Кауто в горной области юго-востока страны, длиной ок. 240 км, судоходна для небольших судов в нижнем течении на протяжении ок. 120 км.

Почвы Кубы преимущественно (примерно 80%) развиты на продуктах выветривания известняков; эти красноцветные мощные почвы отличаются большим плодородием и благоприятны для выращивания тропических плантационных культур, прежде всего сахарного тростника.

Климат Кубы тропический пассатный, температурный режим смягчается влиянием окружающих водных пространств. Несущие влагу северо-восточные пассаты проникают практически повсюду, за исключением глубоких долин в горах и некоторых участков юго-восточного побережья; этим объясняются более умеренные температуры летом и, как правило, теплые и комфортные условия зимой. На возвышенностях и на склонах северной экспозиции температуры ниже. В Гаване средняя годовая температура составляет 25° С, температура самого холодного месяца (января) – 22° С, самого теплого (июля) – 28° С. Наиболее высокая температура на острове – 38° С. Временами в северо-восточные районы Кубы вторгаются с севера холодные воздушные массы, понижающие температуру почти до 0° С. На всей территории острова, за исключением крайнего юго-востока, выпадает много дождей (не менее 1100 мм в год), в основном летом и осенью. Зимой погода солнечная и сухая.