Lemnos är ensamt beläget nordväst om Lesbos, ungefär halvvägs mellan den turkiska kusten och Athosudden. Ön är av vulkaniskt ursprung, bergig i väst (430 m ö.h.) och har bördiga slätter i öst. Huvudort är Myrina. Den näst största staden Moudros har en fin naturlig hamn.