Delle isole del Golfo dei Poeti, con il Tino e il Tinetto, la Palmaria è la più grande. È separata da Portovenere da uno stretto braccio di mare, chiamato "Le Bocche". L'isola deve il suo nome alle sue numerose grotte, dal dialetto ligure "Balme", da cui Balmaria o Palmaria.
La Palmaria presenta diversi paesaggi, dai dolci pendii declinanti verso il mare accanto allo stretto, alla tipica vegetazione mediterranea che ricopre il centro dell’isola con ginestre, cisti, orchidee selvatiche e mirti, alle falesie a picco sul mare verso le Cinque Terre che si aprono in piccole grotte come la Grotta Azzurra e la Grotta dei Colombi, dove sono state ritrovate ossa fossili di animali preistorici.
Sulla sommità dell’isola sono presenti alcune strutture ed altri ruderi di fortificazioni come la fortezza Umberto I, oggi Fortezza del mare, costruito nel XIX secolo ed il Semaforo, antiche carceri, oggi sedi museali. Nella parte sud, si trova una cava abbandonata per l’estrazione del marmo nero con striature dorate detto portoro.
Ogni anno si svolge la "Camminata ecologica della Palmaria", che dal Terrizzo, il punto di approdo dei traghetti, tocca la punta della Scuola che sovrasta cala Schenello, la Punta della Mariella, l’insenatura del Pozzale, la cima dell’isola per poi tornare al Terrizzo.
Alla Palmaria si arriva facilmente con vaporetti ed imbarcazioni private.