Der 582 ha große Insel Schwarztonnensand ist eine in der Unterelbe gelegene Elbinsel mit einer Länge von etwa 3.500 m und einer Breite von etwa 400 m, welche vor dem Asselersand liegt. Auf der gegenüberliegenden Seite liegt der schleswig-holsteinische Pagensand. Die Insel Schwarztonnensand war ursprünglich eine Schlickbank, die bis 1968 lediglich bei Niedrigwasser sichtbar war. Während des 13,5 m Ausbaus wurde die Insel aufgespült. Mit Verordnung vom 30.07.1985 wurde die Insel mit dem Ziel der Erhaltung des Gebietes als Lebensraum für seltene und bedrohte Tier- und Pflanzenarten bzw. deren Gemeinschaften mit einer Fläche von ca. 582 ha unter Naturschutz gestellt.

Rund um die Insel befinden sich ausgedehnte Schlickwatten und Röhrichtbestände. Auf den höher gelegenen Bereichen wachsen Magerrasen und Laubbäume.