По геологическому строению различают низкие коралловые острова, поднимающиеся на 3-5 м над у.м., и более высокие вулканические (Яп, Чуук, Понпеи, Косрае), с приподнятыми гористыми центральными частями. Вулканические острова окружены лагунами, отчлененными от океана коралловыми барьерными рифами, часто состоящими из нескольких десятков мелких островов. Во многих рифах имеются проходы, позволяющие судам подходить к крупным островам.

Штат Яп (121,2 кв. км) включает семь мелких и четыре крупных острова (Яп, Мап, Румунг, Гагил-Томил) и 134 атолла, раскинувшихся с запада на восток на 1100 км. Остров Яп характеризуется холмистым рельефом с максимальной высотой 178 м (гора Табивол) и плодородными почвами. Он окружен барьерным рифом. Бльшая часть населения одноименного штата живет на о.Яп. Административный центр штата - город Колониа. Самый крупный атолл Каролинских о-вов о.Улити (8 кв. км) состоит из 40 мелких островков. Атолл Фаис в группе Яп известен запасами фосфоритов.

Штат Чуук, занимающий центральное положение в ФШМ, находится в 1440 км к востоку от о.Яп и состоит из 15 небольших островных групп (общая площадь суши 118 кв. км), разбросанных в водах Тихого океана на протяжении 480 км в широтном направлении на севере и 960 км - на юге. В состав штата входят также атоллы Намонуито (по площади второй в мире), состоящий из 10 островков, Намолук (треугольной формы), Лаол, Пис, Талап, острова Пулар, Пулуват, Куоп, Нама, Лосап, Мортлок (100 островов в трех группах - Этал, Лукунор и Сатаван). Собственно о-ва Чуук - компактная группа из 14 гористых островов вулканического происхождения (Моен, Тол, Дублон, Фефан, Уман и др.) общей площадью 72 кв. км, окружена коралловым рифом. Главный город штата Чуук Моен расположен на одноименном острове. Лагуна, окружающая 14 центральных островов группы Чуук площадью 2000 кв. км, служит прекрасной гаванью для порта на о.Дублон. Поселения приурочены к побережьям островов.

Штат Понпеи (площадь суши 345,4 кв. км) занимает одноименный самый крупный остров, окруженный рифом, состоящим из 2,5 десятков островков, половина из которых имеет вулканическое происхождение. В состав штата входят также острова Ант (2 больших и 12 малых), Пакин, Оролук (с мелкими островками), Мокил (острова Урак, Мантон, Мокил с прекрасным строевым лесом и несколько сотен мелких), Пингелап (собственно Пингелап, Такаи и Тагулу, объединенные одним рифом), а также два изолированных атолла, Нукуоро и Капингамаранги (известен также как Гринвич).

Почвы о.Понпеи плодородны, пышная лесная растительность покрывает склоны, поднимающиеся прямо от берегов вверх к горе Нана-Лауд (798 м), расположенной в центре острова. С нее берут начало многочисленные реки - источники питьевой воды. На этом острове находится столица государства Паликир с резиденциями правительства и конгресса, современный аэропорт и морской порт. Административный центр штата - город Колониа.

Штат Косрае (109,8 кв. км) расположен на одноименном острове и окружающем его рифе на крайнем востоке ФШМ. Остров гористый с сильно расчлененным рельефом (самая высокая точка - гора Финкол, 634 м над у.м.), покрыт зарослями отличного строевого леса. Почвы плодородные. Имеются значительные запасы речной питьевой воды. Остров Косрае окружен рифом, имеются четыре удобные бухты (Окат, Лелу, Таф и Утве). Основные поселения - Тафунсак, Лелу, Малем и Утве - расположены на побережье и связаны между собой немощеной дорогой. Главный город штата - Лелу. Имеется местное воздушное сообщение с о.Понпеи. Функционирует аэропорт.

Климат ФШМ экваториальный, более влажный на востоке архипелага, где проходит зона циклонов. Условно различают два сезона: сухой (январь - март) и влажный (апрель - декабрь). С ноября по декабрь преобладают северо-восточные пассаты, остальное время года дуют юго-западные муссонные ветры, приносящие обильные осадки. На Понпеи в среднем 300 дождливых дней в году. Среднее годовое количество осадков 3000-4000 мм. Сезонные колебания температуры воздуха незначительны, средние месячные температуры 24-30??С. Длина светового дня одинакова на протяжении всего года.

Растительность представлена в основном девственными влажными экваториальными лесами на склонах гор. На вулканических островах она существенно разнообразнее, чем на коралловых. Побережья вулканических островов часто покрыты мангровыми зарослями. На островах обоих типов произрастают кокосовая пальма, хлебное дерево, панданус, бананы. Европейцами и азиатами были завезены цитрусовые, маниок, батат, различные тропические фруктовые деревья, шоколадное дерево, черный перец.

Сухопутная фауна не отличается большим разнообразием. Представлены летучие мыши, крысы (завезенные на судах первыми европейцами), ящерицы. Много видов пернатых. Крайне разнообразен и богат животный мир океана, включающий многие виды рыб, ракообразных, двустворчатых моллюсков, дельфинов, иногда встречаются киты и дюгони.