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北海道東端にあり、北東に突き出した半島。長さ約６５キロ、基部の幅約２５キロ。知床連山からなる分水界の北西側はオホーツク海に面し、網走支庁斜里町に、南東側は根室海峡に面し、根室支庁羅臼町に属する。新第三紀の堆積岩、火山角れき岩、凝灰岩などを基盤として、その上に千島火山帯を構成する海別（うなべつ）岳（１４１９メートル）、遠音別（おんねべつ）岳（１３３１メートル）、羅臼岳（１６６１メートル）、硫黄山（１５６２メートル）、知床岳（１２５４メートル）などの火山がのり、分水界を形成している。これらの火山のうち硫黄山は明治以降 ４回の活動記録をもつ。
両側の海岸線とも火山山麓が海食を受けて断崖が海に迫り、河川の末端が滝になって海に落下する所（オシンコシンの滝もその一つ）もあり、海食による奇岩景観が随所に見られる。先端の知床岬付近など新第三紀層の占める部分には海岸段丘が発達し草原景観をつくっている。また羅臼岳山麓には知床五湖などの火山性堰止湖もあり、半島北半部は知床国立公園に指定されたいる。半島基部の東岸に位置する羅臼港、西岸のウトロ港には秋のサケ漁の基地としてにぎわい、また両港は知床横断道路で結ばれる。
地名はアイヌ語のシレトコに起源し、その語源はシル（土地）エクト（端）で、岬の意味であって、知床岬または其の付近の小岬をさしたものが広域の地名に転化したものとされる。
