Đảo Lý Sơn có địa hình chủ yếu là đồi núi thấp kiến tạo trên nền núi lửa cổ đã ngừng hoạt động. Các dải địa hình nhỏ hẹp, bề mặt khá bằng phằng lượn sóng bao quanh các miệng núi lửa cổ. Các bậc thang địa hình có xu hướng thấp dần từ miệng núi lửa chạy ra tận mép đảo và xu hướng thấp dần từ phía bờ Bắc sang phía bờ Nam các đảo

Cây tỏi đã thích nghi với điều kiện thời tiết, khí hậu đặc thù của hòn đảo Lý Sơn, với đặc điểm chung là khí hậu nhiệt đới gió mùa ở vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Ngãi.

Cây tỏi phát triển thích hợp ở đất thịt nhẹ, tơi xốp, giàu mùn, pH thích hợp từ 6,0 đến 6,5. Độ ẩm đất thích hợp ở giai đoạn phát triển thân lá từ 70% đến 80%, giai đoạn hình thành củ độ ẩm đất thích hợp từ 60 đến 65%.

Lý Sơn là hòn đảo được hình thành do quá trình hoạt động núi lửa và sự bồi đắp của cát biển, đá san hô biển tạo nên cách đây hàng triệu năm. Phần lớn diện tích ruộng canh tác nông nghiệp trên đảo Lý Sơn được khai phá và cải tạo phục vụ sản xuất nông nghiệp từ hơn 400 năm trước.