Té 1 569 ha, i les seves distàncies màximes són 5 km d’E a W i 7 km d’E-NE a W-SW. La costa té 34 km de longitud, i l’altitud màxima (na Picamosques) és de 172 m. Forma part del municipi de Palma. L’illa emergí per primera vegada entre l’Aptià i el Turonià. A l’Eocè, la transgressió del Lutecià cobrí les terres emergides a baix a la mar nummulítica fins al Vindobonià, que es produí una emersió parcial. Constitueix una prolongació de les serres de Llevant de Mallorca. El conjunt presenta nombroses ruptures, falles i enfonsaments recents. El relleu es disposa en tres alineacions, orientades de NW a SE, separades per valls i barrancs de pendents accentuats. Una antiga superfície d’erosió corona algunes elevacions, i la natura calcària de les roques ha donat origen a formacions càrstiques superficials. Predominen els espadats, i les cales són escasses i de dimensions reduïdes; destaquen les cales Ganduf, l’Olla, l’Ensiola, la del coll Roig i, sobretot, la que forma el port de Cabrera
, el millor port natural de les Balears després del de Maó: situat al nord de l’illa, entre els caps de Llebeig i des Xoriguer, té una boca de 330 m i penetra fins a 1.600 m, i entorn del moll es disposen els pocs edificis de l’illa. El clima és semblant al de la regió subàrida de Mallorca, amb una pluviositat anual de 416 mm. Aquesta aridesa i la manca d’una protecció vegetal fan que els sòls siguin escassos (camps de pedra amb argila) i els conreus gairebé inexistents. La circulació superficial de les aigües es limita a rambles i torrents.
Atès el seu estatut especial, la població, formada per unes poques famílies i efectius de la guarnició militar, és molt escassa i s’ha mantingut al voltant dels quaranta habitants durant els darrers cent anys. Hi ha comunicació regular per vaixell amb Mallorca.
Les restes més antigues de la presència humana poden ésser atribuïdes al Bronze II. Al Clot des Guix hi ha les ruïnes d’un monestir paleocristià, el més antic conegut dels Països Catalans: el 398 Agustí d’Hipona hi adreçà una carta de reprensió als monjos, que no volien acceptar el ministeri pastoral, i el 603 Gregori el Gran els envià un legat per tal de tornar-los a una més estricta observança; degué perdurar fins a la invasió àrab. L’illa fou des de l’antiguitat un niu de pirateria (Plini ja ho afirmava), i aquest tret perdurà fins a temps moderns. L’edificació del castell de Cabrera
(actualment arruïnat), situat sobre un espadat al nord del port de Cabrera, possiblement a la fi del segle XIV, tingué per objecte d’evitar que l’illa es convertís en centre d’acció dels pirates. Jaume I de Catalunya-Aragó donà Cabrera i el seu arxipèlag, amb tres milles de mar a l’entorn, a Ferrer de Sant Martí, paborde de Tarragona, que en cedí el domini útil a Bernat de Claramunt i a Guillem Huguet, dels quals passà a d’altres famílies. Al segle XVI Pere Sanglada n'adquirí el ple domini, el qual passà el 1878 a la família Feliu. El 1809 els presoners francesos de Bailèn i d’altres batalles de la guerra contra Napoleó, hi foren conduïts en pèssimes condicions sanitàries per una esquadra angloespanyola; després de cinc anys de captivitat (1809-14), només sobrevisqueren 3.600 dels 9 000 presoners. Un monument erigit pel príncep de Joinville el 1847 a la serra des Mig commemora la tragèdia. El 1891 hom intentà, sense èxit, de fundar la colònia agrícola de Vilacristina
. La situació jurídica de la senyoria de Cabrera ha estat confusa: no fou inscrita fins el 1913 al registre de la propietat. La Primera Guerra Mundial donà l’ocasió a l’Estat espanyol per a expropiar l’illa a la família Feliu, a la qual hom permeté mantenir uns drets de reversió. El domini de fet de l’illa fou, però, inequívocament de l’exèrcit espanyol, que la utilitzà com a àrea de maniobres i exercicis militars (especialment intenses en el període 1974-88).
Cap a la meitat dels anys vuitanta es desenvolupà un moviment reivindicatiu ecologista, que culminà el 1989 amb la promulgació de la llei que establia el Parc Marítim i Terrestre de l’Arxipèlag de Cabrera
(aprovada definitivament el 1991 per les corts espanyoles), malgrat que hom hi mantingué algunes prerrogatives militars. La llei d’ús i gestió del parc natural fou aprovada el 1995. El parc, classificat com a terrestre i marítim, comprèn un total de 10.021 hectàrees, 1.318 de les quals corresponen 8.703 a les aigües circumdants. A causa de l’escàs impacte humà, es conserven força intactes la flora autòctona mediterrània i la fauna, especialment l’avifauna marina. Els fons marins també són d’una riquesa notable. L’u de juliol de 2009 el Parc passà a dependre del Govern Balear.