אי הפסחא הוא אי גבוה טיפוסי לאוקיינוס השקט, אי געשי הבנוי בעיקר משלושה הרי געש כבויים שהתמזגו: מאונגה טרוואקה, פויקה וראנו קאו. טרוואקה, הפסגה הגבוהה ביותר באי הפסחא (כאמור, 507 מטרים מעל פני הים), מהווה את עיקר המסה של האי, בעוד ששני הרי הגעש הנוספים יוצרים את הכפים המזרחי והדרומי ומעצבים את צורתו המשולשת של האי. פויקה וראנו קאו מתוארכים לפליסטוקן, בעוד שטרוואקה, מתוארך לתקופה שבין הפליוקן לפליסטוקן. על פי תיארוך אשלגן/ארגון, הר פויקה הוא בן שלושה מיליון שנים, הר הגעש טרוואקה הוא בן 300,000 שנים, וראנו קאו – אף שלא תוארך – נוצר בין שניהם.
סחיפה ימית ממושכת צמצמה את שטח הר פויקה לחצי אי באורך 5 קילומטרים ממזרח למערב וברוחב 3.5 קילומטרים מצפון לדרום. פסגת ההר בגובה 370 מטרים היא לוע רדוד. צוקים בגובה 100 מטרים מקיפים את חצי האי. הצוקים בחלק הצפוני הם בזלת או הוואיט פורפיריים המשובצים בשפע פנוקריסטים של פלגיוקלז, בעוד שהרכב הלבה של הצוקים הדרום-מזרחיים אחיד. על המדרון הצפוני של הר פויקה יש שלוש כיפות טפילות הבנויות טרכיט לבן. פויקה היה פעם אי נפרד עד שהלבה שזרמה מטרוואקה חיברה אותו לאי המרכזי.
בדומה לפויקה גם ההר ראנו קאו עבר סחיפה משמעותית מכל צדדיו, למעט צדו הצפוני, ומה שנותר ממנו הוא צוק רחב באורך ארבעה קילומטרים לאורך חלקו הדרומי-מערבי של אי הפסחא. הצוקים באורונגו בצד הדרומי הם בגובה 300 מטרים מעל לים – שכמעט ופרץ אל תוך הלוע הרחב. קוטר הלוע 1.5 קילומטרים, ובתחתיתו אגם שנתן את השם להר (ראנו קאו בשפת רפה נוי פירושו: "אגם עצום"). לפי סימנים שונים היה פעם החרוט גבוה הרבה יותר, וככל הנראה חלה שקיעה והלוע הרחב בצורתו הנוכחית הוא בעצם קלדרה.
בנוסף לשלושת הרי הגעש המרכזיים פזורים באי עוד כ-70 חרוטים געשיים קטנים יותר ומבנים געשיים אחרים, כולל הלוע ראנו רארקו (Rano Raraku), חרוט האפר פונה פאו (Puna Pau), מערות געשיות רבות וצינורות לבה. המרכיב הבולט במסלע של האי הוא קילוחי בזלת והוואיט העשירים בברזל, הקרובים בהרכבם הכימי לסלעי היסוד של איי גלאפגוס.
אי הפסחא והאיונים המקיפים אותו, כגון מוטו נואי (Motu Nui) ומוטו איטי (Motu Iti), מהווים פסגה של הר געשי גדול המתרומם לגובה של יותר מ-2,000 מטרים מעל לקרקעית הים. ההר הוא חלק מרכס סאלס אי גומס (Salas y Gomez Ridge), הקרוי גם רכס סאלה אי גומס (Sala y Gomez Ridge) – רכס הרי געש (שרובו תת-ימי) הכולל עשרות הרי מצולה, שנוצר על ידי הנקודה החמה של אי הפסחא. הרכס מתחיל בהר המצולה פוקאו ואחריו הר המצולה מואי – שניהם ממערב לאי הפסחא – והוא נמשך לאורך 2,700 קילומטרים מזרחית עד לרכס נסקה. הרכס נוצר כאשר לוח נסקה, לוח טקטוני ימי, עבר מעל לנקודה החמה של אי הפסחא. התנועה של לוח נסקה ולוח פרלון – לוח טקטוני היסטורי – מעל לנקודה החמה של אי הפסחא, יצרה רכס תת-מימי ארוך שקצהו המזרחי עובר הפחתה מתחת לפרו. רק באי הפסחא והאיונים סביבו ובאי הקטן סאלס אי גומס בולט רכס סאלס אי גומס מעל פני המים.
פוקאו, מואי ואי הפסחא נוצרו ב-750,000 השנים האחרונות, והם ההרים הצעירים ביותר ברכס. ההתפרצות האחרונה ביותר התרחשה לפני מעט יותר מ-100,000 שנים.
הפעילות הגעשית האחרונה באי התרחשה לפני כ-2,000 שנים, בפליטת קילוח הלבה בהיווה-היווה (Hiva-Hiva). עם זאת, במחצית הראשונה של המאה ה-20 דווח על פליטת קיטור מקיר הלוע של ראנו קאו.
קרקע האי היא בעיקר חרסית עשירה ברקבובית. סחף קרקע מהווה בעיה, בין השאר עקב בירוא היער הקדמון. אחד המקורות הגאולוגיים החשובים ביותר לתרבות האי הוא הר הגעש "ראנו רארקו" (Rano Raraku) – לוע געשי של אפר דחוס או טוף, שממנו נחצבו הפסלים המונוליתיים הקרויים "מואי". אתר גאולוגי חשוב נוסף הוא הר הגעש "ראנו קאו" שממנו שאבו ילידי האי מים אל כפריהם.
אקלים.
על פי שיטת קפן מוגדר האקלים באי הפסחא כאקלים סובטרופי גשום ("Cfa") על גבול אקלים טרופי לח ("Af" - משקעים בכל עונות השנה). השפעת זרם הומבולדט הקר ממתנת את אקלים האי, והטמפרטורה השנתית הממוצעת היא C° 20.6. החודש החם ביותר הוא פברואר שבו הטמפרטורה המקסימלית הממוצעת מגיעה ל-C° 28, שיא הקיץ בחצי הכדור הדרומי, והחודשים הקרים ביותר הם יולי ואוגוסט שבהם הטמפרטורה הממוצעת היא C° 18, שיא החורף בחצי הכדור הדרומי. אקלים האי לח, וגשמים יורדים באי 140 ימים בשנה בממוצע. כמות הגשמים השנתית הממוצעת היא 1,147 מילימטרים. החודשים הגשומים ביותר הם מרץ עד יוני, כשאוגוסט עד דצמבר נחשבים כחודשים היבשים ביותר, אם כי גשם כבד יכול לרדת כל השנה (לרוב בלילה). ערפל הוא תופעה נפוצה, וגשם קל יורד לעיתים קרובות. בלילות חסרי גשם נוצר בדרך כלל טל רב.
באי נושבות רוחות דרך קבע, כשבין אוקטובר לאפריל נושבות בעיקר רוחות הסחר הדרום מערביות. מכיוון שהאי שוכן בסמוך לאזור לחץ האוויר הגבוה הקרוי באנגלית South Pacific High, ומחוץ לטווח של אזור ההתכנסות הבין-טרופי, לא מתחוללים באזור אי הפסחא ציקלונים או הוריקנים.
הטמפרטורה הממוצעת של מי הים שסביב האי היא C° 18.
אוכלוסייה.
ההערכה המקובלת היא שבתקופה שבה שגשגה תרבות אי הפסחא במאות ה-16 וה-17 התגוררו באי כ-10,000 תושבים. כתוצאה מהאסון האקולוגי שנגרם ככל הנראה כתוצאה מפעילות אנושית מוגברת, מחסור במזון ועימותים מזוינים, הצטמצם מספר זה לבין 2,000 ל-3,000 תושבים לפני שהאירופאים הגיעו לראשונה לאי. חטיפת תושבים על ידי סוחרי עבדים מפרו צמצמה את האוכלוסייה לכ-900 תושבים ב-1868, והמחלות שהביאו החטופים כשהוחזרו צמצמו את האוכלוסייה עוד יותר. ניצול האי למרעה כבשים על ידי קונצרן אירופאי והגבלת שטח המגורים של התושבים עקב כך, גרמו לקבוצה בת 168 תושבים להגר מהאי בעזרת מיסיונרים. ב-1877 דווח שבאי נותרו 111 תושבים בלבד. במשך השנים הבאות האוכלוסייה התאוששה באיטיות, וב-1888, השנה בה סופח האי לצ'ילה, התגוררו באי 178 תושבים.
בתחילת המאה ה-20 שרר רצון נרחב, בייחוד בקרב הצעירים, לעזוב את האי. עם זאת, המשטר הצבאי הצ'יליאני עצר ניסיונות אלו. רק בשנות ה-50 של המאה ה-20 השתפרו תנאי המחיה, והאוכלוסייה גדלה. ב-1960 כבר התגוררו באי כ-1,000 תושבים.
על פי מפקד האוכלוסין של שנת 2017 התגוררו באי 7,750 תושבים, צפיפות אוכלוסייה של 47.3 תושבים לקילומטר רבוע. ב-1988 התגוררו באי 1,938 תושבים, ב-1992 התגוררו באי 2,767 תושבים, ב-2002 התגוררו באי 3,791 תושבים, וב-2012 5,806 תושבים. הגידול באוכלוסייה בין 2002 ל-2017 היה 104%, בין הגבוהים בצ'ילה. הגידול המשמעותי במשך שנים אלו נבע בעיקר עקב הגירה מצ'ילה. כתוצאה מכך ההרכב הדמוגרפי של אוכלוסיית אי הפסחא השתנה ומשקלם של הילידים הפולינזיים באוכלוסייה הפך לקטן יותר. ב-2002 תושבים ילידים אלו היוו 60% מכלל אוכלוסיית האי מול 39% תושבים ממוצא אירופאי (רבים מהם תושבים זמניים, כדוגמת פקידי ממשל, אנשי צבא, מדענים ובני משפחותיהם) ו-1% של צ'יליאנים ממוצא אינדיאני. על פי המפקד של 2017, הפכו הילידים הפולינזיים של אי הפסחא למיעוט (כ-45%) במולדתם.
המגמה בעשורים האחרונים הייתה לא רק של הגירה אל האי אלא גם הגירה ממנו. במפקד של 2002 נמצא כי בתחומי צ'ילה גופא מתגוררים 2,269 ילידים שמוצאם מאי הפסחא. באמצע המאה ה-19 היו באי שישה יישובים מרכזים: אנקנה, טונגריקי, ואיהו (Vaihu), וינאפו, מאטאוורי והאנגה רואה. כיום התושבים מרוכזים סביב היישובים האנגה רואה ומאטאוורי בדרום מערב, שגדלו עד שכיום ניתן להתייחס אליהם כאל יישוב אחד. באזורים הנותרים של האי מתקיימים מעט מקומות יישוב קטנים.
השפה הרשמית באי היא ספרדית, שפתה הרשמית של צ'ילה. עם זאת, בחיי היום יום מדברים התושבים ניבים שונים של השפה לאחר שאלמנטים מהספרדית חדרו לשפה הילידית (הקרויה שפת רפה נוי), במקביל לכך שאלמנטים משפת רפה נוי חדרו לספרדית המדוברת באי.
אקולוגיה.
כיום רוב האי הוא ערבות דשא, אך בעבר, לפני שהתיישב בו האדם, היה אי הפסחא ברובו מיוער. שינוי זה מיוחס לפעילות הרסנית של המתיישבים, שכרתו את עצי היער מסיבות שונות. מעבר לאובדן המקור לעץ, גרמה פעולת הכריתה הרחבה לאובדן ההגנה שהעניקו העצים ואדמת האי נחשפה לסחיפת קרקע נרחבת.
צמחייה.
אי הפסחא הוא אחד האיים העניים ביותר במיני צמחייה בפולינזיה. באי יש כיום פחות מ-30 מינים מקוריים של צמחי זרע (Spermatophyta). עובדה זו נובעת ממיקומו המבודד, האי לא היה מחובר אף פעם ליבשת. המרחק הגדול מאיים אחרים או מהיבשת הקרובה ביותר הגביל את השפעת הגורמים הקלאסיים להפצת זרעים: עופות, רוחות וזרמי ים.
הגורם הראשי בהפצת צמחייה לאי הוא לכן האדם. המתיישבים הראשונים הביאו צמחים מבויתים, כפי שמספרת האגדה על הוטו מאטואה. צמחים מבויתים רבים היו על האי בטרם הגיעו האירופאים לראשונה לאי, כפי שמעידים הדיווחים המפורטים של חוקרי הארצות הראשונים, כדוגמת יאקוב רוחבן. אלו כללו, לדוגמה: בננה, בטטה, קנה סוכר, יאם ("Dioscorea alata"), טארו ("Colocasia esculenta"), תות נייר, ו-"Cordyline fruticosa". קרוב לוודאי שהמתיישבים הביאו איתם מינים נוספים שלא התאימו לאקלים הקר יחסית של האי ולכן לא צלחו דוגמת דקל הקוקוס ועץ הלחם. האירופאים הביאו לאי מינים רבים נוספים של צמחים, לדוגמה מינים שונים של עשב שנועד לשמש למרעה של צאן ובקר. על פי מחקר מ-1991 יש באי 150 מיני צמחים שמתוכם 45 מינים נחשבים מקוריים.