庫頁島地形以平原為主,地勢南高北低,中南部多山。西薩哈林山脈和東薩哈林山脈縱貫庫頁島沿岸。庫頁島南北長948公里,東西寬6~160公里,平原面積約7.64萬平方公里。庫頁島的資源非常豐富,包括森林資源,煤炭資源和沿海水生資源。
庫頁島地形南北狹長,其形狀如魚,北部是北薩哈林低平原,地勢較低,沿岸多潟湖。中南部主要是山地,西有西薩哈林山脈,東為東薩哈林山脈,最高峯洛帕季納山海拔1609米。兩山脈之間是特米-波羅奈谷地。