A península tem uma forma triangular, com 430 km de base, 660 km de altura e área de cerca de  km². Está rodeada por massas de água pelos seus três lados: a Oeste é limitada pelo golfo de Carpentária, a Este pela Grande Barreira de Coral no oceano Pacífico e a Norte pelo estreito de Torres. O cabo York, propriamente dito, fica apenas a cerca de 140 km da Nova Guiné. A população residente na zona soma apenas cerca de pessoas e a capital é Weipa.

A península tem uma topografia pouco acidentada e os únicos relevos de nome surgem na região Sudeste como a continuação da grande cordilheira que atravessa de norte a sul a costa oriental da Austrália. A presença destes relevos induz uma grande precipitação e um clima dominado pela monção que decorre entre Novembro e Abril. As chuvas sustentam um ecossistema de floresta tropical, de características semelhantes às encontradas na Nova Guiné, e o seu escoamento produz uma rede hidrográfica vasta, com diversos rios que sazonalmente são bastante violentos. Entre eles incluem-se o rio Endeavour, o rio Jardine e o rio Mitchell. A costa oeste da península e o seu interior têm um clima bastante diferente, mais seco e com características de savana.