Die Hauptinsel
Die Hauptinsel gliedert sich in fünf Gebiete: Oberland, Mittelland und Unterland sowie, im 20. Jahrhundert durch Aufschüttung entstanden, Nordostland und Südhafen. Das Unterland mit dem Hafen befindet sich im Osten und Süden der Insel, das Oberland im Norden und Westen, das kleinere Mittelland im Südwesten. Die Siedlung liegt etwa je zur Hälfte im Unter- und Oberland. Viele öffentliche Einrichtungen finden sich im Nordostland.
Die Insel besitzt im Süden neben der Landungsbrücke einen kleinen Sand-Badestrand und fällt im Norden, Westen und Südwesten in steilen Klippen etwa 50 m zum Meer hin ab, das im südwestlich gelegenen Helgoländer Becken bis zu 56 m tief ist. Der Sandstrand im Norden ist wegen der starken Strömung nicht zum Baden geeignet. Am Nordwestende der Hauptinsel befindet sich das bekannteste Wahrzeichen Helgolands – der 48 m hohe Brandungspfeiler Lange Anna. Die gesamte Oberfläche des Oberlands sowie das Mittelland wurden durch die Sprengung der Bunkeranlagen 1947 und die anschließende Bombardierung geformt. Dabei entstand auch die mit 61,3 m höchste Erhebung der Insel, die seit 1998 gelegentlich Pinneberg genannt wird und etwa 4 m höher als die unmittelbare Umgebung liegt.
Die Nebeninsel
Die Nebeninsel Düne befindet sich jenseits der kleinen Meeresstraße Reede, die in Nordreede und Südreede unterteilt ist, knapp einen Kilometer östlich der helgoländischen Hauptinsel. Sie wird als Badeinsel bzw. als eine flache Strandinsel bezeichnet und war bis zur Neujahrsflut 1721 mit Helgoland durch einen Naturdamm verbunden. Auf ihr ist auch der kleine Helgoländer Flugplatz neben dem Campingplatz und einem alten sowie neuen Bungalowdorf angelegt.
Klima
Auf Helgoland herrscht typisches Seeklima mit ganzjährigen Niederschlägen und nur geringen tageszeitlichen Temperaturschwankungen. Die Insel hat mit durchschnittlich 2 °C das wintermildeste Klima Deutschlands; Wintertiefsttemperaturen unter −5 °C sind selten. Die vom Golfstrom erwärmte Nordsee mit rund 5 °C Wassertemperatur wirkt dabei als Wärmespeicher. Die kalten Nordost- bzw. Ostwinde aus Russland werden abgeschwächt, die Wintertemperaturen können bis zu 10 °C höher als zum Beispiel in Hamburg liegen. Es gibt jedoch häufig Nebel und nur wenig Sonnenschein im Winter; Schnee fällt selten.
Der Frühling beginnt erst spät; das heißt, die Temperaturen steigen meist erst ab Mai deutlich an.
Im Sommer liegen dann die Temperaturen um 20 °C oder knapp darunter, während es nachts mit 13 bis 14 °C kaum kühler ist. Dazu kommen regelmäßige Niederschläge mit abwechselndem Sonnenschein. Die Wassertemperaturen der Nordsee steigen bis zum August auf 16 bis 17 °C. 1962 nahm eine Dauermessstation vor Helgoland den Betrieb auf; sie misst Wassertemperatur, Salzgehalt und andere Parameter. Seit Beginn ihrer Arbeit stieg die durchschnittliche Wassertemperatur um 1,7 Grad.
Der Herbst beginnt im September, ist oft noch recht warm und dauert länger; er ist die feuchteste Zeit des Jahres mit milden Temperaturen um 10 °C und etwa 15 bis 20 Regentagen pro Monat.
Die Jahresdurchschnittstemperatur liegt bei 9 °C, Extremwerte wurden mit −11,2 °C im Februar 1956 und +28,7 °C im Juli 1994 gemessen. Helgoland weist insgesamt mehr Sonnenstunden auf als das deutsche Festland.
Die jährlichen Niederschläge liegen bei etwa 700 mm.