Guiana Franceză se învecinează cu două țări: Surinam, la vest, și Brazilia, la est și la sud. La nord se află Oceanul Atlantic. Există două regiuni geografice principale: o fâșie de coastă, unde locuiesc majoritatea oamenilor, și o pădure tropicală densă care se ridică treptat până la vârfurile modeste ale munților Tumuc-Humac de-a lungul frontierei braziliene.
Cel mai înalt punct din departament este Bellevue de l'Inini (3°35′N 53°31′W / 3.583°N 53.517°W / 3.583; -53.517 (Bellevue de l'Inini)) în comuna Maripasoula; are o înălțime de (851 m (2.792 ft)). Alți munți sunt Mont Machalou (782 m [2.566 ft]), Pic Coudreau (711 m [2.333 ft]) și Mont St Marcel (635 m [2.083 ft]).
În largul coastei se găsesc mai multe insule mici, cele trei Îles du Salut, care includ Insula Diavolului, și izolatele Îles du Connétable, mai departe de-a lungul coastei spre Brazilia.
Barajul Petit-Saut, situat în nordul departamentului, formează un lac artificial și furnizează energie hidroelectrică. În Guyana Franceză există numeroase râuri.
Este departamentul francez cu cele mai multe păduri, 98% din departament fiind acoperit de o pădure ecuatorială.
Începând cu 2007[update], pădurea amazoniană din cea mai sudică parte a departamentului este protejată ca parc amazonian al Guyanei, unul dintre cele zece parcuri naționale ale Franței. Teritoriul parcului se întinde pe o suprafață de aproximativ 33.900 de kilometri pătrați (13.100 de mile pătrate) în comunele Camopi, Maripasoula, Papaïchton, Saint-Élie și Saül.
Clima
Clima din Cayenne, la o altitudine de 9 m deasupra nivelului mării, este de subtip Af (climă de pădure tropicală ploioasă, cunoscută și sub denumirea de climă ecuatorială) în clasificarea climatică Köppen.
Temperatura medie anuală în Cayenne este de 26,7 °C (80,1 °F). Cea mai caldă lună, în medie, este septembrie, cu o temperatură medie de 27,2 °C (81,0 °F). Cea mai răcoroasă lună, în medie, este ianuarie, cu o temperatură medie de 26,1 °C (79,0 °F).
Cantitatea medie de precipitații pentru un an în Cayenne este de 3.205,5 mm (126,2 in). Luna cu cele mai multe precipitații în medie este luna mai, cu 513,1 mm (20,2 in) de precipitații. Luna cu cele mai puține precipitații medii este septembrie, cu o medie de 43,2 mm (1,7 in). Există o medie de 201,0 zile de precipitații, cele mai multe precipitații având loc în luna mai, cu 27,0 zile, iar cele mai puține precipitații în septembrie, cu 5,0 zile.