Les îles sont d'origine volcanique, avec des rivages plats et un intérieur montagneux dont les cratères élevés du centre constituent les points culminants, certains atteignant plus de 1 520 m. Plusieurs volcans sont en activité.
Les îles sont bordées de mangliers ; plus à l'intérieur des terres, bien que toujours dans les régions côtières, où il tombe peu de pluie, la végétation se compose principalement d'épineux, de cactus et de mesquite. Dans les hautes terres, qui sont exposées à une brume assez dense, la végétation est plus luxuriante. Le climat et la température des eaux entourant les îles sont modifiés par le courant froid de Humboldt venant de l'Antarctique.

Quelques espèces endémiques des Galapagos:
La tortue géante des Galápagos (Geochelone elephantopus ou Geochelone nigra), encore appelée tortue éléphantine peut peser plus de 270 kg et vivre plus de 100 ans. Elle ne vit que sur l'archipel des Galápagos. Elle souffre de la présence dans les îles d'animaux introduits récemment : cochons, rats, chiens détruisent ses oeufs ou tuent ses jeunes, tandis qu'ânes et chèvres sont ses principaux compétiteurs écologiques pour la recherche de nourriture (herbes et plantes grasses). La population de tortues des Galápagos s'élève à environ 15 000 individus ; l'espèce bénéficie aujourd'hui, au sein du parc national des Galápagos, d'une protection gouvernementale totale de la part de l'Équateur

L'otarie des Galápagos (Arctocephalus galapagoensis) est une otarie à fourrure endémique de l'archipel des Galápagos. Bien que proche de l'équateur, celui-ci est baigné par les eaux froides du courant de Humboldt, qui assure la fraîcheur nécessaire à la survie de cette espèce. De loin le plus petit membre de sa famille, l'otarie des Galápagos a été chassée à des fins commerciales et était menacée d'extinction à la fin du XIX e siècle. Désormais protégée, l'espèce compte environ 40 000 individus. La principale menace ne vient plus de la chasse mais du climat : certaines années, El Niño engendre un courant superficiel chaud ; le réchauffement des eaux locales entraînent le dépérissement des populations de poissons et de calmars, privant les otaries de nourriture

Le manchot des Galápagos (Spheniscus mendiculus) est le seul manchot des latitudes tropicales, profitant des courants froids qui entourent l'archipel des Galápagos. Il s'y nourrit de poissons et de crustacés. Endémique de l'archipel, la population de manchots des Galápagos est de petite taille et ne dispose que d'un seul site de nidification. Sensible au réchauffement des eaux, à la pollution et à la dégradation de son habitat, cet oiseau a vu ses effectifs diminuer de moitié en l'espace de trois décennies. Il est aujourd'hui considéré comme une espèce menacée.

Pinson de Darwin C'est en 1835, lorsque Charles Darwin découvrit la faune de l'archipel des Galápagos, qu'il ébaucha sa théorie de la sélection naturelle, en observant treize espèces d'oiseaux qu'il baptisa, à tort, « pinsons ». Les « pinsons de Darwin » de chaque île (ici, celui de l'île Santa Fe) sont anatomiquement très proches, mais la forme de leur bec diffère en fonction de leur régime alimentaire. Darwin déduisit que tous étaient issus d'une seule espèce arrivée d'Amérique, qui aurait peu à peu évolué pour s'adapter précisément à ses nouvelles conditions de vie.