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뉴기니 섬은 파푸아뉴기니 국토의 약 85%를 차지하고 있다. 지형은 저지대의 습지평야와 섬의 동부에서 서부의 인도네시아까지 펼쳐진 높은 산으로 되어 있으며, 해발 1,500∼3,000m 지역에 넓은 골짜기가 자리잡고 있다. 부건빌·뉴아일랜드·뉴브리튼과 같이 외곽의 큰 섬들은 낮은 산호초로 둘러싸인 높은 화산지형이다.

중앙 고원지대 북쪽에 있는 저지대에는 본도의 중요한 2개 강 중 하나인 세피크 강이 흐른다. 이 강은 동쪽으로 흘러 비스마르크 해로 흘러든다. 플라이 강은 남부 습지와 평원을 지나 동쪽 파푸아 만(산호해)으로 흐른다.

파푸아뉴기니는 완전히 열대지역권에 놓여 있으며, 기후는 몬순 기후이다. 기온은 저지대와 해안가에서 평균 27℃로 비교적 높고, 고지대에서는 16℃ 정도이다. 12∼3월에 북서계절풍이 불고, 5∼10월에 남서계절풍이 분다. 강우량은 보통 남부 해안지역을 제외한 전지역이 1,500㎜를 넘는다(→ 부건빌 섬).

파푸아뉴기니 국토의 70% 이상이 빽빽한 열대다우림으로 구성되어 있다. 이곳의 토양은 전체적으로 얕은 층을 이루고 배수가 잘 되며 척박한 편이다. 그러나 비옥한 화산토와 충적토가 저지대와 외곽 섬에서 약간 발견된다. 저지대의 다우림이 주요식생지이다. 또한 해안가의 홍수림, 저지대의 초원, 소택지 등의 식생지가 있다.

동물군은 오스트레일리아와 매우 유사한데, 많은 열대성 조류뿐만 아니라 왈라비 및 몇 종(種)의 쿠스쿠스와 같은 유대동물 등이 있다(→ 야생생물보호). 또한 70여 종의 무독성 뱀이 서식하고 있다. 국토의 약 1%만 경작이 가능하고 그중 절반 지역에서 근채작물이 재배된다. 파푸아뉴기니의 광물로는 구리·금(주로 부건빌과 본도의 스타 산맥에서 채굴)·은·크롬철강 등이 있다. 본도에는 원유와 천연 가스 매장지가 있다.