Vilsandi saar on ida-lääne suunas umbes 6 km pikk ning kohati kuni 2,5 km lai. Saar koosneb kahest osast: Suur- ja Väike-Vilsandist. Kahe saare vahelist kitsast ala kutsutakse Vahemereks. Saare rannamaastikud on eriilmelised. Leidub nii dolomiitseid kaljurannikuid, mille järgi on saar oma nime saanud (saksa k. Felsand = kaljune, kivine maa) kui ka tasaseid rannaniite.