Diện tích tự nhiên của Hải Dương là 1.668,2 k m² (đứng thứ 51/63 tỉnh thành cả nước), địa hình nghiêng, thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam theo hướng nghiêng của đồng bằng Bắc Bộ. Với đặc điểm này, Hải Dương được chia làm hai kiểu địa hình, là đồng bằng tích tụ và đồi núi thấp.

Địa hình đồi núi thấp phân bố chủ yếu ở phía Bắc, Đông Bắc và chiếm khoảng 15,9% diện tích tự nhiên của tỉnh, bao gồm 13 xã thuộc thị xã Chí Linh và 18 xã thuộc huyện Kinh Môn. Đây là vùng tập trung nhiều chủng loại khoáng sản, cung cấp nguồn nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng và phù hợp với trồng cây ăn quả, cây lấy gỗ và cây công nghiệp. Địa hình đồng bằng được cấu thành bởi các trầm tích Đệ tứ có nguồn gốc biển và sông hồ, chủ yếu do đất phù sa sông Thái Bình bồi đắp, chiếm khoảng 84% diện tích tự nhiên, là địa bàn sinh sống chủ yếu của nhân dân trong tỉnh, thích hợp phát triển các loại cây trồng, đặc biệt là cây ăn quả như vải, nhãn, cam, chuối.

Đồi vải trên địa bàn thị xã Chí Linh

Hải Dương nằm trong vùng khí hậu đồng bằng Bắc Bộ, có khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm có 2 mùa rất rõ rệt với mùa đông lạnh, ít mưa và mùa hè nóng ấm, mưa nhiều. Lượng mưa trung bình trong năm khoảng 1.700mm. Nhiệt độ không khí trung bình các tháng trong năm khoảng 23 – 24 ° C, tổng tích ôn cả năm khoảng  8.500 ° C.  Số  giờ  nắng  khoảng  1.350giờ/năm,  tổng  bức  xạ  vượt  quá 100KcaL/cm ² /năm. Độ  ẩm không khí khá cao, dao động từ 80% đến 90%. Điều kiện khí hậu đó rất thích hợp cho trồng lúa, cây thực phẩm, cây ăn quả – là nguồn nguyên liệu quan trọng phát triển công nghiệp chế biến nông sản thực phẩm.

3. Tài nguyên đất

Tổng diện tích đất là 165.477 ha, trong đó đất nông nghiệp 106.577 ha,  đất phi nông nghiệp 58.165 ha, đất chưa sử dụng 735 ha. Để phát triển công nghiệp, Hải Dương cần huy động và sử dụng lượng lớn nguồn lực đất đai.

4. Tài nguyên nước

Tỉnh Hải Dương có mạng lưới sông ngòi khá dày đặc, với tổng số 14 sông lớn có chiều dài khoảng 500 km và trên 2.000 km sông nhỏ chảy theo hướng chính là Tây Bắc – Đông Nam, lớn nhất là sông Thái Bình qua địa phận tỉnh với chiều dài 64 km (điểm đầu từ phường Phả Lại, thị xã Chí Linh và điểm cuối tại xã Vĩnh Lập, huyện Thanh Hà) cùng với các phân lưu sông Kinh Thầy, sông Kinh Môn, sông Lai Vu, sông Gùa, sông Hàn Mẫu, sông Mạo Khê… và các sông thuộc hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải. Hệ thống các sông chính có dòng chảy tự nhiên, phụ thuộc vào mùa mưa, lũ trên lưu vực và sự điều tiết của các hồ chứa ở thượng nguồn sông Thái Bình, tập trung chủ yếu ở các huyện phía Đông Nam của tỉnh.

Sông Thái Bình qua địa phận Hải Dương

Trên địa bàn tỉnh còn có nhiều hồ, ao tự nhiên và nhân tạo, là nơi trữ nước và vận chuyển nước trên bề mặt, góp phần nuôi dưỡng động, thực vật và điều hòa khí hậu trong vùng.

5. Tài nguyên khoáng sản

Khoáng sản tỉnh Hải Dương khá đa dạng, có giá trị nhất là loại khoáng sản làm vật liệu xây dựng, đóng góp quan trọng cho phát triển kinh tế tỉnh.