Quần đảo Hoàng Sa gồm hai cụm đảo chính là nhóm Lưỡi Liềm ở phía tây và nhóm An Vĩnh ở phía đông.

1. Nhóm Lưỡi Liềm: Nhóm đảo này có hình cánh cung hay lưỡi liềm, nằm về phía tây quần đảo, gần đất liền Việt Nam, gồm 08 đảo chính là Đá Bắc, Hoàng Sa, Hữu Nhật, Duy Mộng, Quang Ảnh, Quang Hòa, Bạch Quy, Tri Tôn và các bãi ngầm, mỏm đá.

- Đảo Đá Bắc có tọa độ địa lý 17⁰06 vĩ độ Bắc và 111⁰30,8 kinh độ Đông.

- Đảo Hoàng Sa nằm ở tọa độ 16⁰32vĩ độ Bắc và 111⁰36,7 kinh độ Đông, có hình bầu dục, độ cao khoảng 9m, diện tích khoảng 0,5 km², dài khoảng 950m, rộng khoảng 650m, có vòng san hô bao quanh. Tuy không phải là đảo lớn nhất nhưng Hoàng Sa là đảo chính của quần đảo, có vị trí quân sự quan trọng nhất cho việc phòng thủ bờ biển Việt Nam. Trên đảo Hoàng Sa từng có bia chủ quyền của Việt Nam với dòng chữ khắc trên bia: République Française - Royaune d’An Nam - Arehipel des Paracels - 1816 - Ile de pattle 1938 (Cộng hòa Pháp - Vương triều An Nam - Quần đảo Hoàng Sa 1816 - đảo Hoàng Sa 1938). Ngoài ra, trên đảo còn có Miếu Bà, một số ngôi mộ của binh lính ra canh đảo bị chết tại đây.

Đảo Hữu Nhật nằm về phía nam và cách đảo Hoàng Sa 3 hải lý, ở tọa độ 16⁰30,3 vĩ độ Bắc và 111⁰35,3 kinh độ Đông, dáng đảo hình tròn, đường kính 800m, độ cao 8m, diện tích 0,6 km², có vòng đai san hô bao ngoài, giữa là vùng biển lặng.

- Đảo Duy Mộng nằm về phía đông nam đảo Hữu Nhật và phía đông bắc đảo Quang Hòa ở tọa độ 16⁰27,6 vĩ độ Bắc và 111⁰44,4 kinh độ Đông, do san hô cấu tạo thành, bãi san hô nằm xa đảo, nhô lên khỏi mặt nước khoảng 4 m, có hình bầu dục, diện tích 0,5 km².

- Đảo Quang Hòa nằm ở tọa độ 16⁰26,9 vĩ độ Bắc và 111⁰42,7 kinh độ Đông, do san hô cấu tạo thành, là đảo lớn nhất trong nhóm đảo Lưỡi Liềm, diện tích gần 0,5 km², trên đảo có nhiều cây cối, xung quanh đảo là một bãi san hô màu vàng nhạt, nhô ra rất xa đảo, nối với một số đảo nhỏ khác thành đảo Quang Hòa Đông và Quang Hòa Tây.

Nằm ở tọa độ 16⁰27 vĩ độ Bắc và 111⁰30,8 kinh độ Đông do san hô cấu tạo thành, độ cao 6 m. Chung quanh đảo là bờ biển có nhiều đá ngầm sắc nhọn rất nguy hiểm, tàu lớn không thể thả neo gần đảo mà phải neo ở ngoài khơi, muốn vào phải sử dụng thuyền nhỏ. Đảo có hình bầu dục, diện tích khoảng 0,7 km².

- Đảo Bạch Quy nằm ở tọa độ 16⁰03,5 vĩ độ Bắc và 111⁰46,9 kinh độ Đông, với độ cao 15m thì đây là đảo có độ cao lớn nhất trên quần đảo Hoàng Sa.

- Đảo Tri Tôn nằm ở tọa độ 15⁰47,2 vĩ độ Bắc và 111⁰11,8 kinh độ Đông, nằm ở gần bờ biển Việt Nam nhất, có nhiều hải sâm, ba ba. San hô ở đây phát triển mạnh và đa dạng.

Ngoài ra, nhóm Lưỡi Liềm còn có một số đảo nhỏ, mỏm đá và bãi như: Đảo Ốc Hoa, đảo Ba Ba, đảo Lưỡi Liềm, đá Hải Sâm, đá Lồi, đá Chim Én, bãi Xà Cừ, bãi Ngự Bình, bãi ngầm Ốc Tai Voi...

2. Nhóm An Vĩnh

Nằm ở phía đông, bao gồm các đảo tương đối lớn của quần đảo Hoàng Sa và cũng là các đảo san hô lớn nhất của Biển Đông như đảo Phú Lâm, đảo Cây, đảo Linh Côn, đảo Trung, đảo Bắc, đảo Nam, đảo Tây, đảo Hòn Đá.

- Đảo Phú Lâm nằm ở tọa độ 16⁰50,2 vĩ độ Bắc và 112⁰20 kinh độ Đông, là đảo quan trọng nhất của cụm đảo An Vĩnhvà quần đảo Hoàng Sa. Đảo có chiều dài 1,7 km, chiều ngang 1,2 km.

- Đảo Linh Côn có tọa độ 16⁰40,3 vĩ độ Bắc và 112⁰43,6 kinh độ Đông, cao khoảng 8,5 m, trên đảo có nước ngọt. Vùng san hô bao quanh đảo kéo dài về phía Nam đến 15 hải lý.

- Đảo Cây nằm ở tọa độ 16⁰59 vĩ độ Bắc và 112⁰15,9 kinh độ Đông.

- Đảo Trung (còn gọi là đảo Giữa) nằm ở tọa độ 16⁰57,6 vĩ độ Bắc và 112⁰19,1 kinh độ Đông.

- Đảo Bắc nằm ở tọa độ 16⁰58 vĩ độ Bắc và 112⁰18,3 kinh độ Đông.

- Đảo Nam nằm ở tọa độ 16⁰57,0 vĩ độ Bắc và 112⁰19,7 kinh độ Đông.

- Đảo Đá nằm ở tọa độ 16⁰50,9 vĩ độ Bắc và 112⁰20,5 kinh độ Đông, diện tích 0,4 km².

Ngoài ra, nhóm An Vĩnh còn có nhiều mỏm đá, cồn cát và bãi như: Đá Trương Nghĩa, đá Sơn Kỳ, đá Trà Tây, đá Bông Bay, bãi Bình Sơn, bãi Đèn Pha, bãi Châu Nhai, cồn Cát Tây, cồn Cát Nam, Hòn Tháp, bãi cạn Gò Nổi, bãi Thủy Tề, bãi Quang Nghĩa.

Danh sách và vị trí địa lý các đảo, đá, bãi ở Quần đảo Hoàng Sa