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북으로 순천시, 광양시 광양읍과 이어져 있으며, 반도 내에는 순천시 해룡면, 여수시가 속해 있다. 광양만·여수만·순천만 등이 반도를 둘러싸고 있으며, 대경도·소경도·가장도·오동도·장군도·돌산도·금오도 등의 여러 섬들이 천연의 방파제 역할을 해주고 수심이 깊어 천혜의 양항을 이룬다. 반도의 전체적인 모양은 Y자를 거꾸로 세워놓은 듯하다.

크고 작은 만과 반도들이 돌출해 있어 해안선이 매우 복잡하며, 해안을 따라 넓은 간석지가 펼쳐져 있다. 대포천을 비롯해 연등천 등 비교적 짧은 하천들이 반도를 지나 남해로 흘러든다. 동백나무·사스레피나무·유자나무·줄사철나무·풍란·석란·후박나무 등의 난대성 식물이 자생하고 있다. 여수반도의 연근해 수역은 한국 유수의 어항을 이루는 어업기지이다. 여수만을 중심으로 양식이 활발했으나 반도 내에 여천공업단지 등이 입지해 있어 쇠퇴하고 있다.

조선시대에는 군사상 중요한 요지였으며, 태종 때에는 충청도·전라도·경상도의 삼도수군통제영이 있었다. 이 일대는 좌수영대첩비 및 타루비(보물 제571호), 여수진남관(보물 제324호), 여수석인(전라남도 유형문화재 제33호), 여수충민사(사적 제381호), 전쟁물자인 돌을 캐내던 채석장인 성생원지, 충무공자당유허지, 거북선의 조선소·수리소 등 이순신 장군과 관련된 유물·유적이 많이 있다.

순천성·여천성지·고돌산성지·고돌산진터를 비롯해 석천사·흥국사대웅전(보물 제396호)·흥국사홍교(보물 제563호) 등이 있다. 여수시 동쪽 해안과 접해 있는 오동도는 동백나무숲으로 유명하며, 반도의 동남단에는 검은 모래사장으로 되어 있는 만성리해수욕장을 비롯해 오천해수욕장이 있다. 여름에는 해풍으로 서늘하고 겨울은 난류의 영향으로 따뜻하며, 봄·가을이 길어 한국에서 보기드문 보양지로 알려져 있다. 전라선이 여수시까지 연결되며, 덕양역에서 여천선이 분기된다. 순천시에서 여수반도를 관통해 돌산대교를 지나 돌산읍까지 연결되는 국도와 여수시를 중심으로 많은 간선도로가 연결되는 등 내륙교통이 편리하다. 여수비행장에는 서울과 제주를 연결하는 항공기가 운항되고 있다.