Łańcuch wysp powstał na podmorskim grzbiecie, ograniczonym od wschodu rowem oceanicznym, którego głębokość sięga 10 882 m. Wyspy z grupy Vavaʻu są pochodzenia wulkanicznego, na których do dziś są czynne wulkany i gejzery. Wulkaniczne wyspy cechują się górzystym krajobrazem, gdzie najwyższy szczyt kraju – na wyspie Kao sięga 1033 m n.p.m., a według innych źródeł ma 1109 m n.p.m. Haʻapai i Tongatapu są pochodzenia koralowego. Koralowe wyspy są niskie, których maksymalne wzniesienia nie przekraczają 60 m n.p.m. Skały wulkaniczne wysp Vavaʻu pochodzą z eocenu, a natomiast skały wysp koralowych powstały w pliocenie i plejstocenie. Wzdłuż wybrzeży niektórych wysp tworzą się bariery koralowe. thumb|300px|Haʻapai – jedna z grup wysp Tonga
Klimat Wyspy Tonga leżą w strefie klimatu podrównikowego, który na większości wysp jest wilgotnych. Południowe wyspy cechują się bardziej suchym klimatem. Temperatury na północnych wyspach wynoszą około 25 °C, zaś na południowych te wartości sięgają 28 °C. Amplitudy roczne i dobowe nie są duże, większe odchylenia występują na południowych wyspach, oddalonych od równika. Opady są zróżnicowane i wynoszą od 1500–1600 mm na południu do 2000, a nawet 3000 mm na północy. Wyspy nawiedzane są przez huragany.