Парамушир является одним из островов Северной группы Большой гряды Курильских островов. Площадь территории 2 053 км2. Имеет длину около 120 км, ширина до 30 км. Имеет типичное для Курил вулканическое происхождение. Административно входит в состав Северо-Курильского городского округа Сахалинской области. На севере расположен город Северо-Курильск - административный центр и единственный на начало XXI века жилой населённый пункт острова.
С северо-запада Парамушир омывается Охотским морем, с юго-востока Тихим океаном. Со стороны моря, остров более высок и обрывист, слабее изрезан заливами, береговая полоса узкая. Со стороны океана, напротив, берег более пологий и сложнее по рельефу, с низменными участками побережья, бухтами, крутыми мысами и множеством скалистых рифов, выдвинутых в океан на 2-3 километра. Является наиболее гористым из крупных островов Курильской гряды.
На севере и юге острова горный массив выше, а в средней части несколько снижен, образуя пологую седловину со многими вершинами. Отроги горы Ветреная на севере опускаются к морю и образуют мыс Землепроходец. Между этими вершинами, в цепи хребта Вернадского, в 6-7 километрах от города Северо-Курильска расположен действующий вулкан Эбеко. На южной оконечности острова, в том же направлении с севера на юг, расположен другой, более крупный хребет Карпинского. Юг острова оканчивается мысом Капустный и оконечностью полуострова Васильева, мысом Гиляк, между которыми находится залив Васильева.
На острове находится несколько вулканов, из них 5 активных или потенциально активных. Имеет развитую речную сеть, озера. В долинах рек Тухарка и Шимоюр имеются и болота. Из-за отсутствия лесов и горных тундр видовое разнообразие флоры острова меньше, чем на южной Камчатке, но более значительно, чем на соседних более мелких островах. К 2012 году на острове выявлено не менее 542 видов высших сосудистых растений. На острове обычны кедровый стланик и кустарниковая ольха, саранка, брусника, княженика, голубика, шикша. На острове обитает более 100 особей бурого медведя, водятся лиса-огнёвка, заяц-беляк, горностай, на побережье лежки калана, Эндемик Парамушира - парамуширская бурозубка.
Нежилые населённые пункты - Подгорный и Шелихово, также Анциферова, Васильево, Галкино, Каменистый, Китовый, Майорово, Океанский, Прибрежный по переписи 2002 года не имеют постоянного населения. На полуострове Васильева находятся рота ПВО, погранзастава, рота морской разведки и маяк. На крайней южной оконечности Парамушира действует метеостанция «мыс Васильева». Согласно её данным именно на юге Парамушира зафиксирована рекорд скорости ветра для всего архипелага, достигающий 230 км/час.