Półwysep Kola stanowi część prekambryjskiejtarczy bałtyckiej[1], która cały czas podlega ruchom tektonicznym. Przeprowadzone w latach 70. XX w. badania geofizyczne wykazały, że zachodnia część półwyspu wynurza się w tempie ok. 6-8 mm w skali roku, zaś wschodnia zapada w nieco mniejszym tempie[2].
Wybrzeża są słabo urozmaicone. Jest zbudowany z granitów, gnejsów i łupków krystalicznych, w jego zachodniej części znajduje się pasmo górskie Chibiny (Judyczwumczorr 1200 m n.p.m.), w części południowej nizina przykryta osadami polodowcowymi.
Na półwyspie koło miasta Zapolarnyj znajduje się trzeci najgłębszy na świecie odwiert (SG-3). Odwiert wykonywano w latach 1970–1989, jego głębokość wynosi 12 262 m.
Półwysep Kolski jako całość jest terenem zniszczonym lub zagrożonym ekologicznie, głównie z powodu zanieczyszczenia spowodowanego produkcją wojskową i intensywnym wydobyciem apatytów. Na Półwyspie jest w dalszym ciągu ok. 250 reaktorów jądrowych. Choć nie są już używane, pozostają źródłem promieniowania i przecieków radioaktywnych. W portach Półwyspu Kolskiego pozostaje też dużo przeznaczonych do złomowania okrętów podwodnych o napędzie atomowym. Obiecana została pomoc finansowa Finlandii na poprawę bezpieczeństwa i ochronę środowiska.
