中沙大环礁是中沙群岛的主体，也是南海诸岛中最大的环礁，位于西沙群岛东南，发育在南海西大陆坡最东部的中沙台阶上；略呈椭圆形，长轴作东北—西南向延伸约76海里，宽约33海里。立体呈短柱状，顶部水深10多米，西临水深2500米左右的中沙海槽，东以大于50°的陡坡下临水深4000米的中央深海盆。中沙大环礁上的暗沙已命名的共有26座，分为礁缘上的暗沙和潟湖内的暗沙2类。
中沙大环礁是南海诸岛中最大的环礁，全为海水淹没,水深经常是9～26米。大环礁东侧是深而大的地壳断裂带，陆壳和洋壳接触处以51℃～58℃陡坡下降到4000米海盆上。大环礁南部与南沙群岛的双子群礁间海域,是南海最深处(-5559米)，热流量、布格重力和磁力都异常偏高，可能与陆块漂移有关。中沙群岛中的暗沙边缘突起、彼此间的断块又不相联，因此造成许多独立个体。断缺部分成为出入潟湖的天然水道。