Рельеф представлен средневысотными горами, низкогорьями и низменными равнинами, наибольшая из которых — Северо-Сахалинская равнина, занимает сев. часть острова (исключая полуостров Шмидта). Прибрежные территории заняты заболоченными низменностями, для которых характерны древние морские террасы и береговые валы. Южнее вдоль С. протягиваются межгорные осевые долы Тымь-Поронайский и Сусунайский, образованные каждый парой широких долин, расходящихся в противоположные стороны; днища долов — низменные равнины и холмистые террасы. К З. от осевого понижения вдоль берега Татарского пролива простираются Западно-Сахалинские горы(г. Возвращения с пиком Журавлёва — 1325 м), к В. вдоль берега Охотского моря — Восточно-Сахалинские горы (г. Лопатина, высотой 1609 м) и Сусунайский хребет (г. Чехова, 1047 м), разделённые заливом Терпения. Муравьёвская низменность на одноимённом перешейке отделяет от Сусунайского Тонино-Анивский хребет (г. Крузенштерна, высотой 670 м) на Ю.-В. острова. Сев. оконечность С. —полуостров Шмидта также состоит из 2 хребтов — Восточного и Западного, разделённых низменным долом. В массиве Три Брата Восточный хребет достигает высотой 623 м (г. Второй Брат). В горах Ламанон расположены конусы потухших вулканов (Краснова, Ичара).
В геологической отношении С. — часть кайнозойской складчатой области в составе Тихоокеанского складчатого геосинклинального пояса. В структуре С. выделяются два меридиональных антиклинория — Восточно-Сахалинский и Западно-Сахалинский, разделённые Центральносахалинским синклинорием. В ядре Восточно-Сахалинского антиклинория обнажаются палеозойские породы, в ядре Западно-Сахалинского — верхнемеловые; Центральносахалинский синклинорий сложен неогеновыми отложениями. Сильная сейсмичность свидетельствует о продолжающихся горообразовательных процессах.
Из полезных ископаемых 1-е место по промышленному значению занимают нефть, газ и уголь. Месторождения нефти и газа приурочены к неогеновым отложениям сев. части (Эхабинское, Катанглийское и др.); угленосность связана с палеогеновыми отложениями, к которым приурочены месторождения разнообразных углей (Вахрушевское, Новиковское и др.). Известны месторождения золота (Лангерийский район), рудопроявления ртути и платины.
Климат С. умеренный муссонный. Характерны холодная, более влажная, чем на материке, зима и прохладное дождливое лето. Охлаждающее воздействие сибирского континентального муссона зимой и холодных вод Охотского моря летом придают климату суровость, аномальную для данных широт; с зимними циклонами связаны сильные бураны и снегопады. Незамерзающие участки Охотского моря и Татарского пролива несколько смягчают и увлажняют зимний муссон. Летний муссон приносит на С. влажный океанический воздух, обусловливая летний максимум осадков. Восточные берега холоднее западных в результате воздействия морских течений — холодного Сахалинского на В. и тёплого Цусимского на Ю.-З. Средние температуры января на С. острова от —17,7 до —24,5 °С, на Ю. от —6,2 до —12 °С. Зима продолжается 5—7 мес, лето — 2—3 мес. Средняя температура августа на С. от 10,9 до 15,6 °С, на Ю. от 16 до 19,6 °С. Летом на берегах затяжные туманы. Осенью нередки тайфуны с ураганными ветрами и обильными дождями. Осадков на западном побережье выпадает 600—850 мм, в средних частях 500—750 мм, на С. более 400 м. м, в горах — 1000—1200 мм в год.
Реки преимущественно горные, многоводные, принадлежат бассейну Охотского и Японского морей. Паводки весной и в начале лета связаны с таянием снегов на равнине и в горах, летние и осенние максимумы стока — с муссоном и тайфунами. Покрыты льдом с ноября — декабря по апрель — май. Наиболее крупные реки — Тымь и Поронай, на равнинных участках которых катерное судоходство, на многих реках — сплав леса.
На С. имеется множество мелких озёр, приуроченных преимущественно к низменным или равнинным районам острова, а по берегам морей — изолированные от моря лагуны. Много болот, особенно обширных на Поронайской низменности (Тымь-Поронайский Дол).
Почвы на равнинах С. торфяно-подзолисто-болотные суглинистые, средне- и слабоподзолистые супесчаные, в осевых долах болотные и аллювиальные лугово-дерновые и лугово-глеевые; в горах — буро-таёжные неоподзоленные и слабо-оподзоленные; в Восточно-Сахалинских горах встречаются горные подзолистые.
Флора С. преимущественно южноохотская, на Ю. и Ю.-З. в ней преобладают северояпонские элементы. На С. господствует редкостойная лиственничная тайга; к Ю. от 52° с. ш. преобладают леса из аянской ели и сахалинской пихты; на Ю.-З. усиливается роль широколиственных (клёны, бархат, маньчжурский ясень, монгольский дуб и др.) и лиан (актинидия, лимонник, виноград). В верхнем поясе гор — заросли каменной берёзы и кедрового стланика. В подлеске на склонах Западно-Сахалинских гор обилен курильский бамбук. Под пологом леса, особенно в долинах, развито высокотравье из гигантских папоротников, гречихи сахалинской и др. На заболоченных равнинах обширны безлесные пространства, напоминающие тундру и лесотундру.
Для большей части С. характерна таёжно-сибирская фауна, несколько обеднённая по сравнению с материком вследствие островного положения. Из млекопитающих водятся медведь, лисица, росомаха, соболь, белка, бурундук, сев. олень, кабарга и др. На прибрежных скалах — «птичьи базары» (кайр, топорков, бакланов и др.). Близ берегов встречаются морские млекопитающие: сивуч, калан, морской котик. В реки на нерест заходят проходные лососёвые рыбы.
О хозяйстве и населении С. см. в ст. Сахалинская область.
Ю. К. Ефремов.
Древнейшие племена, населяющие С., — айны, нивхи, эвенки. Европейцами открыт в 17 в. На С. побывали в 1640 казаки отряда И. Ю. Москвитина, в 1643 — голландский мореплаватель Де Фриз, в 1643—1646 — участники похода В. Д. Пояркова. С. изучал в конце 18 в. французский мореплаватель Ж. Ф. Лаперуз, в начальник 19 в. русский адмирал И. Ф. Крузенштерн. Экспедиция Г. И. Невельского в 1848—49 установила, что С. — остров. По русско-японским договорам и соглашениям С. был признан общим владением в 1855 и собственностью России в 1875. Входил в Приморскую область, с 1884 управлялся начальником острова самостоятельно (административный центр — Александровский пост). С конца 60-х гг. до 1906 — место каторги и ссылки (см. Сахалинская каторга и ссылка).
Со 2-й половины 19 в. началось исследование и освоение С. русскими. В 1890 С. посетил А. П. Чехов. После русско-японской войны 1904—05 по Портсмутскому мирному договору 1905 Южный С. (южнее 50° с. ш.) отошёл к Японии. В 1909 на территории Северного С. была образована Сахалинская область (центр — г. Александровск). В 1918—1920 Северный С. был захвачен белогвардейцами, в 1920—25 оккупирован Японией. С мая 1925 в составе РСФСР. В 1926—30 округ Дальневосточного края. В 1932 образована Сахалинская область в составе Дальневосточного, а с 1938 Хабаровского края. В результате Сахалинской операции 1945 сов. войска освободили Южный С. В соответствии с решениями Крымской конференции 1945и Потсдамской конференции 1945 Южный С. был возвращен СССР. В 1946 образована Южно-Сахалинская область в составе Хабаровского края. Со 2 января 1947 создана самостоятельная Сахалинская обл., включающая о. Сахалин, Курильские острова и острова Монерон и Тюлений.
Лит.: Остров Сахалин, Хабаровск, 1971; Геология СССР, т. 33, ч. 1 — Остров Сахалин, М., 1970; Земцова А. И., Климат Сахалина, Л., 1968; Ивлев А. М., Почвы Сахалина, М., 1965; Науменко З. М., Баранников Л. Ф., Леса и лесная промышленность Сахалина, М. — Л., 1960; Атлас Сахалинской области, М., 1967; Чехов А. П., Остров Сахалин, Собр. соч., т. 10, М., 1963; Сахалинская обл. Сб. ст., Южно-Сахалинск, 1960; Сенченко И. А., Революционеры России на сахалинской каторге, Южно-Сахалинск, 1963.