VQG Cát Bà nằm trên địa giới hành chính thuộc 6 xã và một thị Trấn: xã Gia Luận, Phù Long, Hiền Hào, Xuân Đám, Trân Châu, Việt Hải và thị trấn Cát Bà, cách thành phố Hải Phòng khoảng 45km về phía Đông Nam, cách thành phố Hạ Long 25 km về phía Nam. Cát Bà nằm trong vùng quần đảo đá vôi bao gồm hàng trăm hòn đảo lớn nhỏ, những hòn đảo này kéo dài tạo thành hình cánh cung và song song với cánh cung Đông Triều. Các hòn đảo có độ cao phổ biến từ 100 - 150m so mặt nước biển, nơi cao nhất thuộc đỉnh Cao Vọng 331m. Các đảo nhỏ có đầy đủ các dạng địa hình của một miền Karst bị ngập nước. Khí hậu vùng Cát Bà thuộc chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa. Cát Bà thường có một mùa hạ nóng ẩm, mưa nhiều (từ tháng 5 đến tháng 10). và một mùa đông lạnh, ít mưa (từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ trung bình trên đảo 25-280C. Là đảo ven bờ, khu vực Cát Bà còn chịu ảnh hưởng và chi phối mạnh của biển dưới tác động của chế độ gió đất - biển có tác dụng điều hòa khí hậu, tạo nên mùa đông ấm hơn và mùa hè mát hơn so với đất liền. VQG Cát Bà nằm trong khu vực núi đá vôi với kiểu rừng phổ biến là rừng mưa nhiệt đới thường xanh. Rừng mưa nhiệt đới trên đảo đá vôi Cát Bà có diện tích khoảng 150 km2, là rừng mưa trên đảo đá vôi lớn nhất Châu Á và tiêu biểu của thế giới, rừng ngập mặn trên đảo là rừng gập mặn lớn nhất vùng đảo của Việt Nam, các rạn san hô với số lượng loài phong phú trên diện tích 1500 ha là rạn san hô lớn nhất vịnh Bắc Bộ. Ngoài ra, Cát Bà có hệ thống hang động phong phú với vẻ đẹp hùng vĩ của tạo hóa.
Với những bãi cát xinh xắn, hoang sơ và làn nước trong vắt là những điểm đến không thể bỏ qua của mọi du khách khi đến với Cát Bà. Nơi đây được mệnh danh là "Thiên đường bãi biển" bởi ở đây có hàng trăm bãi biển trên khắp các đảo nhỏ, bờ cát trắng mịn với làn nước trong xanh được bao quanh bởi các sườn núi xanh mát. Biển Cát Bà không lớn nhưng sạch sẽ và còn giữ nguyên vẻ hoang sơ. Với những đảo nhỏ hoang sơ vừa là nơi tận hưởng cảm giác biển yên tĩnh, vừa là nơi thưởng ngoại các hoạt động du lịch biển thú vị: Lặn biển, leo núi trên biển, chèo thuyền kayard.... Đến với VQG Cát Bà du khách được thoả thích đắm mình vào thiên nhiên rừng biển và các hoạt động du lịch phong phú.