L'archipel compte au total 2300 îles. L'île principale, qui se compose en grande partie d'îlots et de rochers madréporiques, porte le nom de Diego Garcia ou Chagos. Elle a donné son nom à tout le groupe. Cette île, d'un périmètre de 60 km, jouit d'un climat très salubre, possède une belle rade (où l'on a construit une base militaire américano-britannique) et abonde en poissons et en tortues de la plus grosse espèce. (GE).

Atolls et îles majeures.
L'archipel est constitué de sept groupes principaux d'atolls et d'îles isolées :

• Diego Garcia (la plus grande et la plus importante). -  Superficie terrestre : 27 km², soit près de la moitié du territoire terrestre total. Forme : c'est un atoll en forme de fer à cheval avec un vaste lagon centrale, profond et bien protégé. Diego Garcia abrite une base militaire clé pour le Royaume-Uni et les États-Unis.

• Peros Banhos. - Un atoll comprenant 32 îlots. Grand lagon bordé de récifs coralliens.

• Salomon Islands. - Un atoll de 11 îlots. L'île Boddam fut autrefois habitée.

• The Great Chagos Bank. Le plus grand atoll submergé du monde, couvrant environ 12 642 km². Ne contient que quelques petites îles émergées.

• Egmont Islands (Six Iles). - Un groupe d'îlots situés à l'ouest de Peros Banhos.

• Danger Island. - Une petite île isolée.

• Three Brothers Islands et Nelson Island. - Petits îlots isolés.-

Carte des îles Chagos. Cliquer sur la carte pour l'agrandir.

Relief et géologie.
Les îles du TBOI sont d'origine entièrement corallienne, construites sur des bases volcaniques anciennes. Le relief est très faible, avec une altitude maximale généralement inférieure à 3 mètres au-dessus du niveau de la mer. Le sol est principalement constitué de sable corallien, pauvre en nutriments et impropre à une agriculture extensive.

Climat.
Le climat est équatorial maritime. Les températures sont chaudes toute l'année, avec des moyennes de 26 à 30 °C. Les pluies sont abondantes et réparties sur l'ensemble de l'année, avec une moyenne annuelle dépassant 2000 mm. La saison des pluies est influencée par les alizés et les vents de mousson. Le taux d'humidité élevé (70 à 85 %).

Bien que situées près de l'équateur, les îles sont en dehors des principales zones de formation des cyclones tropicaux, ce qui les protège des tempêtes violentes.

Hydrologie et lagons.
Presque tous les atolls possèdent des lagonss intérieurs peu profonds, riches en biodiversité marine. Le lagon de Diego Garcia est particulièrement grand et navigable.

En raison de la faible élévation et de la composition corallienne, les îles ne possèdent ni rivières ni cours d'eau permanents. Les ressources en eau douce proviennent de nappes phréatiques limitées et de la collecte des eaux de pluie.

Écosystèmes et biodiversité.
Les récifs coralliens entourant les atolls abritent une grande variété d'espèces marines, notamment des poissons tropicaux, des tortues marines, des requins et des dauphins.

La végétation terrestre est limitée à des espèces adaptées aux sols sablonneux et aux environnements côtiers, comme les cocotiers, les pandanus et les casuarinas.

Peu d'espèces terrestres indigènes, mais une importante population d'oiseaux marins. Les îles abritent également des crabes terrestres et des reptiles.

En 2010, le Royaume-Uni a déclaré l'ensemble du territoire comme une zone de protection marine (Marine Protected Area, MPA), interdisant notamment la pêche commerciale. Cependant, cette décision reste controversée, car elle affecte les revendications des Chagossiens et de Maurice.

La faible altitude rend les îles vulnérables à la montée du niveau de la mer, ce qui pourrait submerger certaines îles dans les prochaines décennies. L'érosion côtière est un problème croissant. Bien que la création de la MPA vise à protéger les récifs coralliens et la biodiversité marine, les intérêts militaires et les revendications territoriales compliquent les efforts de gestion écologique.