Centralną część Nowej Gwinei, na której znajduje się Papua-Nowa Gwinea, zajmują Góry Centralne – łańcuch górski ciągnący się przez całą wyspę. Najwyższym szczytem jest Góra Wilhelma (4509 m) leżąca w Górach Bismarcka, jednego z pasm Gór Centralnych.
Do Gór Centralnych od południowego zachodu przylega płaska, rozległa i miejscami silnie zabagniona nizina. Bagna na nizinach są jednymi z największych na świecie. Wyspy przy północnym wybrzeżu Nowej Gwinei oraz Nowa Brytania leżą na obszarze sejsmicznym. W Papui-Nowej Gwinei znajduje się 18 aktywnych wulkanów (m.in. na wyspach: Long, Karkar, Manam). W Papui-Nowej Gwinei często występują trzęsienia ziemi. Sieć rzeczna w Papui-Nowej Gwinei jest dobrze rozwinięta. Najdłuższymi rzekami są: Sepik, Ramu, Fly, Purari.
Na Papui-Nowej Gwinei występuje klimat równikowy (wilgotny, w górach podrównikowy wilgotny). Średnia temperatura dobowa na nizinach wynosi ok. 26 °C, a na terenach górzystych (2500–3000 m) mniej niż 10 °C. Roczna suma opadów waha się od 1500 do 7500 mm. Od grudnia do marca występuje pora bardziej wilgotna, która wiąże się z monsunem północno-zachodnim. Mniej wilgotna pora występuje od maja do października.