Dokdo est un ensemble d’îlots volcaniques formé de laves issues d’une éruption survenue dans la mer de l’Est il y a 4,6 à 2,5 millions d’années. L’île d’Ulleung, distante de 87 km, a été formée plus tard. Géologiquement, Dokdo est constituée de roches volcaniques basiques. La roche qui domine au-dessus du niveau de la mer est l’andésite et les basaltes constitueraient l’essentiel des roches sous-marines. Cet ensemble d’îlots est en fait le sommet émergé d’un gigantesque volcan sous-marin circulaire dont la base repose à plus de 2 000 m en-dessous du niveau de la mer. Comme le montre la carte topographique, les guyots (monts sous-marins à sommet tabulaire) de Sim Heungtaek et Isabu sont la partie orientale de cet ensemble, tandis que celui d’An Yongbok se trouve entre Ulleung et Dokdo.

 La mer de l’Est appartient à un ensemble de mers bordières du Pacifique nord qui se succèdent de la mer d’Okhotsk à la mer de Chine méridionale. Les eaux qui baignent Dokdo sont à la rencontre de deux courants : le courant froid de Corée du Nord et le courant chaud de la mer de l’Est figurant dans les traités d’océanographie ou d’hydrologie marine respectivement sous les noms d’Oyashio et de Kuroshio (cf. chapitre 2). Aux abords de Dokdo, le relief sous-marin de la mer de l’Est consiste en trois hauts-plateaux à la topographie complexe. La profondeur, qui atteint par endroits plus de 2 200 m, diminue d’ouest en est. Le détroit qui sépare Dongdo de Seodo mesure 330 m de long ; sa largeur varie de 110 à 160 m et sa profondeur de 5 à 10 m. Autour de Dongdo, la profondeur peut atteindre plusieurs centaines de mètres selon la distance à la côte, alors que les eaux de Seodo sont moins profondes.

 La rencontre du courant chaud et du courant froid circulant près de Dokdo favorise la production de plancton, source de richesse halieutique. L’excellente qualité environnementale des eaux littorales de Dokdo est aussi due, pour une grande part, à leur éloignement du continent et à leur relatif isolement. La mer entourant Dokdo est assez peu perturbée par des activités humaines si bien qu’elle abrite une riche diversité de vie marine.

 Les eaux de Dokdo abondent en calamars et en poissons de diverses espèces. Les calamars représentent plus de 60% des prises dans les zones de pêche proches de l’archipel. Les captures de raies et poissons plats ainsi que le caseyage des crabes et des crevettes rapportent des dizaines de millions de dollars chaque année. Les lieux de pêche autour de Dokdo ont une valeur économique significative dans la mesure où ils représentent un important avant-poste de la pêche coréenne en mer de l’Est. En 2014, le long des côtes de Dokdo, 495 espèces animales et 223 types d’algues ont été catalogués comme ressources marines.

 Au carrefour de routes migratoires, Dokdo sert de halte de repos pour les oiseaux migrateurs. Dokdo fait ainsi office de laboratoire naturel pour la recherche scientifique sur les origines, les schémas migratoires et les destinations de ces oiseaux. En 2013, les travaux de l’organisme de surveillance de l’écosystème et de génétique végétale de Dokdo ont confirmé qu’un total de 76 espèces, parmi lesquelles quatre en danger, vivaient sur Dokdo ou fréquentaient ces îlots qui sont aussi l’habitat de puffins, de pétrels orageux et de goélands à queue noire qui se reproduisent seulement en Asie du Nord-Est. Afin de protéger les sites de reproduction, une zone de 178 km2, l’habitat des puffins de Dokdo a été classé comme Monument naturel du patrimoine culturel national (monument n°336) au titre de la loi du 16 novembre 1982 relative à la protection des biens culturels.

 Dokdo abrite en outre 60 espèces végétales et 129 espèces d’insectes. De nouvelles espèces sont découvertes chaque année depuis l’opération de surveillance de l’écosystème de Dokdo menée en 2005. Par exemple, onze espèces non enregistrées jusqu’alors ont été répertoriées en 2013, dont des fusains de Hamilton (Euonymus hamiltonianus) et des bécasseaux maubèche (Calidris canutus). Le fait qu’elles soient une très précieuse réserve de richesses naturelles a incité le gouvernement à classer les îles Dokdo comme Zone de protection naturelle le 10 décembre 1999 et à porter la superficie du périmètre protégé sur Dodong à 187 km2.