Tỉnh Nghệ An nằm  ở  Đông  Bắc dãy  Trường Sơn, có địa hình đa dạng, phức  tạp,  bị  chia  cắt  mạnh  bởi các dãy đồi núi và hệ thống sông, suối.

Về tổng thể, địa hình tỉnh Nghệ An nghiêng theo  hướng Tây Bắc - Đông Nam, với ba vùng sinh thái rõ rệt: miền núi, trung du, đồng bằng ven biển. Trong đó, miền núi chiếm tới 83% diện tích lãnh thổ. Địa hình có độ dốc lớn, đất có độ dốc lớn hơn 8° chiếm gần 80% diện tích tự nhiên toàn tỉnh, đặc biệt có trên 38% diện tích đất có độ dốc lớn hơn 25°. Nơi cao nhất là đỉnh Puxailaileng (2.711m) ở huyện Kỳ Sơn, thấp nhất là vùng đồng  bằng các huyện Quỳnh Lưu, Diễn Châu, Yên Thành, có nơi chỉ cao 0,2m so với mặt nước biển (xã Quỳnh Thanh, huyện Quỳnh Lưu).

Nghệ An nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có 2 mùa rõ rệt là hè và đông. Từ tháng 4 đến tháng 8 dương lịch hàng năm, Nghệ An chịu ảnh hưởng của gió phơn tây nam khô và nóng. Vào mùa đông, chịu ảnh hưởng của gió mùa đông bắc lạnh và ẩm ướt.

Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 23 - 24°C. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng trong năm khá cao. Nhiệt độ trung bình các tháng nóng nhất (tháng 6 đến tháng 7) là 33°C, nhiệt độ cao tuyệt đối  42,7°C;  nhiệt  độ  trung  bình các  tháng lạnh nhất (tháng 12 năm trước đến tháng 2 năm sau) là 19°C, nhiệt  độ thấp  tuyệt  đối -0,5°C. Số giờ nắng trung bình/năm là 1.500 - 1.700 giờ. Lượng mưa bình quân hàng năm dao động từ 1.200 - 2.000 mm/năm.