Wilayah Semenanjung Cape York mencakup area seluas sekitar 137.000 km² di utara garis lintang 16°S. Dari ujung semenanjung, Cape York, jaraknya sekitar 160 kilometer (99 mi) ke New Guinea melintasi pulau dan terumbu karang di Selat Torres.
Pesisir barat berbatasan dengan Teluk Carpentaria dan pesisir timur berbatasan dengan Laut Coral. Tidak ada perbatasan yang jelas di selatan, tetapi batas dalam Cape York Peninsula Heritage Act 2007 di Queensland mengikuti garis lintang 16°S.
Pada titik terluas semenanjung ini, jaraknya 430 km dari Bloomfield River, di pantai timur, ke komunitas Aborigin Kowanyama di pantai barat. Jaraknya sekitar 660 km dari perbatasan selatan, ke ujung Cape York. Pulau-pulau terbesar di Selat Torres termasuk Pulau Prince of Wales, Pulau Horn, Moa, dan Pulau Badu.
Cape York adalah titik paling utara di benua Australia. Dinamakan demikian oleh Letnan James Cook pada tanggal 21 Agustus 1770, diambil dari nama Pangeran Edward, Duke of York dan Albany. Duke adalah saudara Raja George III dari Kerajaan Inggris, dan meninggal karena sakit pada tahun 1767 ketika ia baru berusia 20 tahun:
"Titik dari Main, yang membentuk salah satu sisi dari Passage yang disebutkan sebelumnya, dan yang merupakan Tanjung Utara dari Negara ini, saya beri nama York Cape, untuk menghormati mendiang Yang Mulia, Duke of York."
Bentang alam tropis termasuk yang paling stabil di dunia. Tidak ada aktivitas tektonik selama jutaan tahun. Semenanjung ini merupakan dataran rendah yang sangat terkikis, hampir rata, dengan sungai-sungai berkelok-kelok dan dataran banjir yang luas. Ada beberapa bukit yang sangat rendah, sekitar 800m di atas permukaan laut di McIlwraith Range di sisi timur sekitar Coen.
Bagian dari Great Dividing Range Australia, Peninsula Ridge, seperti tulang punggung di sepanjang semenanjung. Pegunungan ini terdiri dari batuan Prakambrium dan Palaeozoikum purba (berusia 1.500 juta tahun). Di sebelah timur dan barat Peninsula Ridge terdapat Cekungan Carpentaria dan Laura, yang terdiri dari sedimen Mesozoikum kuno. Ada beberapa bentang alam penting di semenanjung ini: area luas bukit pasir yang tidak terganggu di pesisir timur di sekitar Shelburne Bay dan Cape Bedford-Cape Flattery; tumpukan besar batu-batu granit hitam di Black Mountain National Park dan Cape Melville; dan karst batu kapur di sekitar Palmerston di selatan.
Tanahnya buruk, bahkan dibandingkan dengan daerah lain di Australia. Tanahnya kuno dan lapuk, tidak cocok untuk dibajak dan tidak merespon terhadap pupuk. Karena tanahnya yang buruk, wilayah ini dihuni oleh penduduk yang sangat sedikit. Upaya untuk menanam tanaman komersial biasanya gagal.
Iklim di Cape York Peninsula adalah tropis dan monsunal. Musim hujan yang lebat adalah dari bulan November hingga April, selama waktu itu hutan hampir tidak dapat dihuni. Musim kemarau dari bulan Mei hingga Oktober. Suhunya hangat hingga panas, dengan iklim yang lebih sejuk di daerah yang lebih tinggi. Suhu tahunan rata-rata berkisar dari 18 °C di dataran tinggi hingga 27 °C di dataran rendah di barat daya yang lebih kering. Suhu di atas 40 °C dan di bawah 5 °C jarang terjadi.
Curah hujan tahunan cukup tinggi, mulai dari lebih dari 2000 mm. di Iron Range dan utara Weipa hingga sekitar 700 mm. di perbatasan selatan. Sebagian besar hujan ini jatuh antara bulan November dan April. Hanya di lereng timur Iron Range yang median curah hujannya antara bulan Juni dan September di atas 5mm (0,2 inci). Namun, antara Januari dan Maret, median curah hujan bulanan berkisar dari sekitar 170mm (6,5 inci) di selatan hingga lebih dari 500mm (20 inci) di utara dan di Iron Range.
Sungai
Peninsula Ridge membentuk pemisah drainase antara Teluk Carpentaria dan Laut Coral. Di sebelah barat, sistem sungai besar dan berkelok-kelok termasuk Mitchell, Coleman, Holroyd, Archer, Watson, Wenlock, Ducie dan Jardine mengalir ke Teluk Carpentaria. Selama musim kemarau, sungai-sungai tersebut menjadi serangkaian kubangan air dan hamparan pasir. Namun, dengan hujan lebat di musim Basah, sungai-sungai ini menjadi saluran air yang dahsyat, menyebar melintasi dataran banjir yang luas dan lahan basah pesisir, serta memberi kehidupan bagi banyak spesies air tawar dan lahan basah.
Di lereng Timur, Sungai Jacky Jacky Creek, Olive, Pascoe, Lockhart, Stewart, Jeannie, dan Endeavour yang lebih pendek dan mengalir lebih cepat mengalir ke arah Laut Coral. Sungai-sungai ini menyediakan air tawar dan nutrisi yang penting bagi bagian tersehat dari Great Barrier Reef. Di sepanjang tepiannya, sungai-sungai liar yang tidak terganggu tersebut dilapisi dengan hutan hujan lebat, bukit pasir, atau bakau.
Dataran banjir di Laura Basin sekarang dilindungi di Taman Nasional Lakefield dan Jack River. Dataran ini dilintasi oleh Sungai Morehead, Hann, North Kennedy, Laura, Jack dan Normanby.
Sungai-sungai di Semenanjung terkenal dengan integritas hidrologisnya. Artinya, sungai-sungai tersebut masih dalam keadaan alami, dengan aliran air dan vegetasi yang tidak berubah. Cape York Peninsula adalah salah satu dari sedikit tempat di mana siklus air tropis tetap tidak berubah. Cape York Peninsula memiliki seperempat limpasan permukaan Australia. Dengan luas kurang dari 3% dari luas daratan Australia, semenanjung ini menghasilkan lebih banyak limpasan daripada seluruh Australia di selatan Tropic of Capricorn. Sungai-sungai di semenanjung ini juga penting karena mengalirkan air kembali ke Great Artesian Basin Australia tengah. Pemerintah Queensland berencana untuk melindungi 13 sungai liar Cape York Peninsula di bawah Wild Rivers Act 2005.
Sejarah geologi
Sekitar 40 juta tahun yang lalu, lempeng tektonik Indo-Australia mulai memisahkan diri dari superkontinen kuno Gondwana. Saat menabrak Lempeng Pasifik dalam perjalanannya ke utara, pegunungan tinggi di New Guinea tengah terbentuk sekitar 5 juta tahun yang lalu. Terlindung dari zona tabrakan ini, bebatuan purba yang sekarang menjadi Semenanjung Cape York tidak bergerak.
Selama zaman Pleistosen, Australia dan Nugini telah beberapa kali dihubungkan dengan daratan dan dipisahkan oleh air. Selama zaman es dengan permukaan air laut yang rendah, Semenanjung Cape York adalah jembatan darat dataran rendah. Hubungan lain ada antara Arnhem Land dan Nugini, yang kadang-kadang membuat danau air tawar yang besar, Danau Carpentaria, di tengah-tengah apa yang sekarang menjadi Teluk Carpentaria. Dengan cara ini, Australia dan Nugini bergabung sampai Selat Torres yang dangkal terakhir kali dibanjiri sekitar 8.000 tahun yang lalu.