L'Argentario e la Laguna di Orbetello sono un unico ecosistema.

Il promontorio è un'antica isola, relitto di Tirrenide, una terra unica ed in gran parte sprofondata, della quale facevano parte anche le Isole dell'arcipelago Toscano; in seguito, due cordoni sabbiosi, formatisi per accumulo, la collegarono alla terraferma, delimitando il tretto di mare, che diede luogo alla laguna di orbetello.

Le due striscie di terra chiamate Tomboli (Dune) sono il Tombolo di Giannella a nord ed il Tombolo di feniglia a sud.

La laguna, che ha una superficie di 26 kilometriquadrati e una profondità media di un metro, comunica, con il mare, attraverso i Canali di nassa e di Ansedonia, e, con il fiume Albegna, attraverso il Canale nuovo di Fibbia o delle Saline.

L'Argentario, che culmina nel monte Telegrafo (m 635), è una terra a tratti accidentata, quasi ovunque ricoperto di macchia mediterranea, conserva qualche raro esemplare di Palma nana (Chamaerops Humilis); non mancano piante di alto fusto: Leccio, Quercia da Sughero, il Pino marittimo.

La Duna di Feniglia per tutta la sua lunghezza Km 6 e la sua larghezza Km 1, è interamente ricoperta a pineta, la Duna di Giannella è in gran parte Oasi protetta del WWF.

L'Argentario è ricco di grotte (Grotta di punta degli stretti, Grotta dei Santi, Grotta Azzurra), alcune costiere, dovute all'azione erosiva del mare, altre interne, dovute al fenomeno carsico, in alcune di queste cavità si sono insediate, fin dai tempi remoti, specie faunistiche primordiali e ritrovati reperti di uomini che abitarono qui nel paleolitico e nel neolitico; nei suoi fondali pescosi, in cui si può incontrare il corallo rosso, fanno dell'Argentario una delle mete preferite da pescatori e da subacquei.

L'origine del suo nome è incerta; qualcuno lo farebbe derivare dalla luentezza argentea delle sue acque poco prima del tramonto, altri alla presenza in epoca Etrusca, di una miniera d'argento sulle colline dell'Argentiera; ma è più probabile che il nome derivi dalla professione di banchieri (argentarii) esercitata dalla famiglia dei Domizi Enobardi, proprietari del luogo fin dal I sec. a.C..