- Vị trí địa lý: Tỉnh Cao Bằng được giới hạn trong tọa độ địa lý từ 22021'21" đến 23007'12" vĩ độ Bắc và từ 105016'15 kinh độ Đông với tổng diện tích tự nhiên của tỉnh là 6.703,42 km2. Phía Bắc và phía Đông giáp tỉnh Quảng Tây nước Cộng hòa nhân dân Trung Hoa với đường biên giới dài hơn 333km; Phía Nam giáp tỉnh Bắc Kạn và tỉnh Lạng Sơn; Phía Tây giáp tỉnh Hà Giang và tỉnh Tuyên Quang. Trung tâm tỉnh là Thành phố Cao Bằng cách thủ đô Hà Nội 286 km theo đường Quốc lộ 3, cách thành phố Lạng Sơn khoảng 130 km theo đường Quốc lộ 4A.

- Địa hình, địa mạo: Địa hình của tỉnh khá phức tạp với độ cao trung bình so với mặt biển trên 300m, thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông. Địa hình của tỉnh được chia thành 3 vùng rõ rệt: Vùng địa trũng (vùng trung tâm) có địa hình khá bằng phẳng, bao gồm đồi thấp xem kẽ các cánh đồng tương đối rộng, phân bố chủ yếu ở huyện Hòa An, Thành phố Cao Bằng và các xã phía Nam huyện Hà Quảng; Vùng núi đất: chạy từ phía Tây Bắc huyện Bảo Lạc, qua huyện Nguyên Bình xuống phía Tây Nam huyên Thạch An. Là vùng có địa hình chia cắt mạnh, độ dốc lớn, có đỉnh núi cao gần 2000m, như Phja Dạ (Bảo Lâm) 1980, Phja Oắc (Nguyên Bình) 1931m. Vùng đá vôi: chạy từ phía Bắc dọc theo biên giới Việt - Trung, vòng xuống phía Đông Nam của tỉnh, tập trung chủ yếu ở các huyện Hà Quảng, Trà Lĩnh, Thông Nông, Trùng Khánh, Hạ Lang, Quảng Uyên, Phục Hòa. Về địa thế, tỉnh Cao Bằng có độ dốc cao, đặc biệt là ở những nơi có nhiều núi đá, có tới 75% diện tích đất đai có độ dốc trên 250.

Nhìn chung, tỉnh Cao Bằng có địa hình khá đa dạng, bị chia cắt bởi hệ thống sông, suối khá dày, núi đồi trùng điệp, thung lũng sâu,... và sự phức tạp của địa hình tạo ra nhiều tiểu vùng sinh thái đặc thù, cho  phép Cao Bằng phát triển đa dạng cây trồng, vật nuôi. Tuy nhiên, đặc điểm địa hình như vậy đã ảnh hưởng lớn đến việc giao lưu phát triển kinh tế - xã hội và đầu tư phát triển hệ thống hạ tầng cơ sở, đặc biệt là giao thông, đồng thời đã tạo ra sự manh mún đất trong sản xuất nông nghiệp và dễ gây ra hiện tượng rửa trôi, xói mòn đất trong mùa mưa.

- Khí hậu Cao Bằng mang tính nhiệt đới gió mùa lục địa núi cao và có đặc trưng riêng so với các tỉnh miền núi khác thuộc vùng Đông Bắc. Có tiểu vùng có khí hậu á nhiệt đới. Cao Bằng là cửa ngõ đón gió mùa Đông Bắc từ Trung Quốc tràn sang vào mùa Đông và chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Nam vào mùa Hè.

Nhìn chung khí hậu Cao Bằng mát mẻ quanh năm lại có nhiều núi cao, phong cảnh thiên nhiên hữu tình nên rất thích hợp cho việc nghỉ ngơi, du lịch.

- Sông suối: Sông Bằng bắt nguồn từ núi Nà Vài cao 60m, cách Sóc Giang về phía Tây Bắc 10km, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và nhập vào sông Tây Giang tại Long Châu ở độ cao 140m. Sông Bằng có diện tích lưu vực thuộc tỉnh Cao Bằng là 3.377 km2. Sông chảy qua địa phận tỉnh Cao Bằng dài 110 km với 4 phụ lưu là sông Dẻ Rào, Sông Hiến, sông Trà Lĩnh, sông Bắc Vọng; độ dốc lưu vực là 20% mật độ lưới là 0,91 km/km2, hệ số uốn khúc là 1,29. Sông Gâm chảy qua tỉnh Cao Bằng bắt đầu ở xã Khánh Xuân (huyện Bảo Lạc) và kết thúc ở thị trấn Pác Miầu (huyện Bảo Lâm), có diện tích lưu vực là 2006km2 (kể cả phần sông Năng). Sông Quây Sơn: Bắt nguồn từ Trung Quốc chảy qua huyện Trùng Khánh và huyện Hạ Lang với chiều dài 38 km. Các sông, suối thuộc lưu vực lớn của sông Quây Sơn là sông Quây Sơn Tây, sông Quây Sơn Đông, suối Bản Viết, suối Na Vy và suối Gun. Các sông của tỉnh Cao Bằng có nhiều tiềm năng cho sử dụng mục đích thủy điện.