知床半島と根室半島の間に位置し、標津町の南からエビが背を曲げたように根室海峡に突き出た半島で、全長約26kmの日本最大の砂嘴（さし）*1。その幅はもっとも細いところで130mぐらいしかない。海岸線は野付湾側が入り組んでいるのに対し、海峡側は単調である。半島の大部分は平坦で草原と湿原で占められ、湾沿いの一部にミズナラ・ダケカンバなどの林が見られる。海峡側からは16km先に浮かぶ国後島を望み、先端部の龍神岬には野付埼灯台が立っている。半島の気候は夏は冷涼で霧が多く、冬は降雪量が比較的少なく晴天も多いものの、風が強く極寒となる。春秋は比較的穏やかだが、目まぐるしく天気が変化する場合もある。
　半島中央部の野付湾側には、かつてはトドマツの立ち枯れた「トドワラ」*2の荒涼とした景観が広がっていることで知られていたが、現在は地盤沈下と浸食などにより消滅の危機にある一方、原始林オンニクル、ポンニクルではミズナラなどが立ち枯れた「ナラワラ」*3と呼ばれる景観が広がっている場所もみられる。
　特異な地形と気候から多彩な植生を見せ、6月中旬より海岸沿いにセンダイハギ・エゾカンゾウ・ノハナショウブが一斉に咲き誇り、7月中旬にはハマナスも花開き、先端部の野付埼灯台付近は原生花園*⁴となる。ミズナラ・ダケカンバ・ナナカマド・エゾイタヤの植生も見られる。また、季節に応じ、タンチョウ、ベニマシコ、オオジュリン、オオワシやオジロワシなど多くの野鳥が訪れ、バードウォッチングスポットとしても知られている。
　野付湾では夏にはゴマフアザラシの60頭ほどの群れが見られ、観光船*5などからも浅瀬で休む姿を観察できるほか、付近の海域ではネズミイルカ、カマイルカ、ミンククジラなどが現れる。動物もエゾシカ、キタキツネ、オコジョ、イイズナ、ヤチネズミなどが棲息しており、道路や展望台から目にすることもある。昆虫類も豊富でノサップマルハナバチはこの地域でしか見られない珍種である。
　なお、野付半島には路線バスなどの公共交通機関はない。