Á suður- og vesturhlutum beggja eyjanna eru háir og sæbrattir eldfjallabálkar.  Engin eldgos hafa orðið á eyjunum síðustu aldirnar.  Landmegin eru aflíðandi hlíðar niður á smásléttur að norðaustanverðu.  São Tomé-tindur á aðaleyjunni er hæsti staður landsins (2024m) en Príncipe-tindur á minni eyjunni er 948 m hár.  Þessi fjalllendi eru sundur skorin af djúpum vatnsrásum og sérstæðir gígtappar eru mjög áberandi.  Straumharðir og grýttir lækir streyma niður hlíðarnar í allar áttir.

Á eyjunum ríkir að mestu úthafs- og hitabeltisloftslag en landslagið hefur líka sín áhrif vegna mismunandi hæðar yfir sjó.  Fjöllin taka til sín mikinn raka úr hinum ríkjandi suðvestanvindum, þannig að meðalúrkoman er rúmlega 7000 mm í suðvesturhluta São Tomé-eyjar en tæplega 750 mm í norðausturhlutanum.  Þurrkatíminn stendur yfir frá júní til sept. í norðausturhlutanum en er varla merkjanlegur á votari svæðum.  Meðfram ströndum er ársmeðalhitinn hár (27°C) og meðalrakastigið er líka hátt (80%).  Meðalhitinn lækkar ört með hæð og næturhitinn fer niður fyrir 10°C í 700 m hæð yfir sjó.  Ofan 1000 m ríkir þéttur úði og nætur eru kaldar, þótt snjó og frosti sé ekki til að dreifa.

Upprunalegur gróður eyjanna var þéttur regnskógur á lægri svæðum en þokuskógur er ofar dró.  Nú er tæplega helmingur flatarmáls eyjanna þakinn slíkum skógum (suður- og vesturhlutar).  Annars staðar er upprunalegur gróður horfinn og víða eru yfirgefnar plantekrur.  Fjöldi sjaldgæfra og einstakra plantna vex á eyjunum og ber einangrun þeirra og fjölbreytileika vitni.  Margar þessara plantna, fugla, skriðdýra og smárra spendýra eru í útrýmingarhættu vegna þess, hve mikið gengur á regnskógana.

Íbúar eyjanna búa á úrkomuminnstu og sléttustu landsvæðum beggja eyjanna.  Þriðjungurinn býr í São Tomé-borg og umhverfis hana og einungis 5% búa á minni eyjunni (Príncipe).  Þorpin standa meðfram þjóðvegunum og oftar en ekki er kirkja í miðju þeirra.  Húsin eru úr borðviði og standa á staurum.  Einnig eru þarna mörg portúgölsk hús úr steinsteypu frá nýlendutímanum.  Fjöldi fólks býr enn þá í svefnskálunum á plantekrunum.