Die Insel liegt im westlichen pazifischen Ozean bei 0° 32’ südlicher Breite und 166° 55’ östlicher Länge. Die nächstgelegene Insel ist Banaba 290 km weiter östlich, die zu Kiribati gehört und die eine ähnliche Bedeutung wegen reicher Phosphatlagerstätten hatte (die dritte bedeutende Phosphatinsel im Pazifik ist Makatea im Tuamotu-Archipel). Nauru hat eine Ausschließliche Wirtschaftszone mit einer Größe von 308 480 km2 (einschließlich der Hoheitsgewässer von rund 570 km2), welche an die entsprechende Zone von Kiribati im Osten (290 km bis zur Insel Banaba) und von den Marshall-Inseln im Norden (600 km bis zum Ebon-Atoll) grenzt. Weiter entfernte Nachbarn sind Mikronesien (Kosrae) im Nordwesten, die Salomon-Inseln im Südwesten, Papua-Neuguinea (Bismarck-Archipel) im Westen sowie Tuvalu im Südosten.
Nauru ist ein Atoll auf der Spitze eines unterirdischen erloschenen Vulkans. Der riesige Korallenstock reicht etwa 2.000 Meter tief in das Meer und erhebt sich maximal etwa 60 m ü. NN. Dieser höchste Punkt befindet sich entlang einer Plateaukante im Osten Aiwos; diese Kante wird Command Ridge genannt. Im Vergleich mit anderen Atollen hat Nauru eine sehr kleine Lagune. Einen Kilometer von der Küste entfernt beträgt die Meerestiefe bereits mehr als 1.000 Meter, und der Steilhang reicht bis auf den Meeresboden. Bis auf einen schmalen Küstenstreifen wurde der innere Teil der Insel von Phosphat (Nauruit) bedeckt, der sich aus den Exkrementen von Seevögeln bildete. Etwa 2 km2 der Insel sind bewaldet.
Aufgrund der Lage Naurus in unmittelbarer Nähe des Äquators sind die Temperaturen ganzjährig ausgeglichen mit etwa 27,5 °C monatlicher Durchschnittstemperatur. Die Passatwinde wehen das ganze Jahr Niederschläge zur Insel, die sich im Jahr auf durchschnittlich 1.900 mm belaufen. Landwirtschaft wird durch das poröse Kalkgestein erheblich erschwert, da das Wasser sehr schnell versickert.
Nauru ist von der globalen Erwärmung direkt betroffen, da die Insel bei weiterem drastischen Anstieg des Meeresspiegels im Ozean zu versinken droht. Die Regierung hat diesbezüglich bereits mehrmals bei der UNO die Dringlichkeit der Angelegenheit dargelegt und einige Treffen mit den USA und anderen Industrienationen gefordert.