全岛大部分为山地，地势东高西低，有四座以上的锥形火山峰，其中阿贡火山（巴厘峰）海拔3142米，为岛上最高点；也有仍在活动期的巴杜尔火山。
该岛地处热带，属于热带干湿季气候，干湿季相当分明，雨季（10月至隔年3月）时吹西北季风，干季（4月至9月）时则吹东南季风。（这样的季风形态使得海上交通变得困难，是巴厘岛与外界联络不易的一个原因，因此才有独立的历史发展。）干季期间，东部和北部经常降水不足，此外雨季时可能一整天都无降雨，也可能有两至三小时的降雨，有时降雨过盛会造成道路30公分以上的积水。
巴厘岛一整年的气温大多没有变化，最低平均气温约24度，最高平均气温约31度，平均湿度约为78%。天气大多炎热潮湿，体感温度偏高。
巴厘岛的观光业从1969年伍拉·赖国际机场启用后开始大规模的发展，沙努和库塔成为观光胜地；1980年代，高级度假村开始往努沙杜瓦开发；1990年代，开发的风潮开始向库塔的南北向拓展，范围从水明漾、雷吉安、金巴兰到沿岸区，形成广大的观光地带。水明漾的北部就是著名景点海神庙的所在地。沙努和库塔在爆炸案发生之后，当局对于治安采取积极的措施，移除了一些街边的摊贩。
巴厘岛南部的海岸海浪品质佳，许多世界各国的冲浪好手相继造访，成为了冲浪的胜地。最近许多靠冲浪产业为生的人增加，包括冲浪商店和冲浪教练等，甚至是靠冲浪商赞助的专业级冲浪手也增加了。
巴厘岛有多种本土巴厘语言，多数的巴厘人都可以说现代巴厘语，其次印尼语是巴厘岛最常使用的语言。巴厘岛最为多数的印尼人几乎都可以说两个或三个以上的语言，而部分拥有华人血统的印尼人或巴厘人，也略懂华语。由于旅游业繁盛，英语是当地常用的第三语言，由于近年来有大量两岸三地的游客到访巴厘岛，中文开始在当地流行。其他外国语文例如日文、韩文、俄文、法文及德文也在游客区的多语言标示牌中出现。
虽然处于印尼这个全球人口最多的回教国家当中，巴厘岛的居民大部分信奉巴厘岛印度教。该地文化资源十分丰富，因种类多样而闻名。其他方面，岛上的雕刻、编织艺术也十分有特色。巴厘岛的别称也和它的文化一样多样：具有“神明之岛”、“恶魔之岛”、“天堂之岛”、“魔幻之岛”、“花之岛”、“旅原之地”等的别称。