El promontorio rocoso situado en la comunidad autónoma española de la Región de Murcia, en la comarca del Campo de Cartagena, que ocupa la zona suroriental de la provincia. Se alza sobre el mar Mediterráneo y forma parte de las últimas estribaciones de una alineación de cerros volcánicos que constituyen una pequeña península, al norte de la cual se extiende el cordón litoral o restinga arenosa de La Manga. Esta restinga, de 22 km de longitud y con una anchura máxima de unos 1.000 m, es el resultado de la sedimentación sobre una larga cresta submarina, por la acción del oleaje y de los aportes de las corrientes durante milenios, y cierra la turística albufera del mar Menor. La parte oriental del cabo forma una pequeña ensenada, dominada por un cerro de escasa altitud sobre el que se levanta un imponente faro de 84 m de altura.
Concretamente, el cabo de Palos se localiza al este de la sierra de la Fausilla, que culmina en el cerro del Sancti Spiritu, de 413 m de altitud, a partir del cual el terreno desciende hasta sumergirse en el mar a la altura del cabo. Por tanto, no presenta una gran elevación. Se encuentra en un área de terrenos cuaternarios, con suelos pardos calizos, donde predomina una vegetación de matorral de palmito y espino negro. Sobre el cabo de Palos se asienta un localidad del mismo nombre, que conserva todavía el atractivo de un pueblo marinero.