大理州地處云南省中部偏西,東鄰楚雄州,南靠思茅、臨滄地區,西與保山地區、怒江州相連,北接麗江地區。自治州首府駐大理市下關,距昆明市338公里。自治州國土總面積29459平方公里。山區面積占總面積的83.7%,壩區面積占16.3%。東西最大橫距320多公里,南北最大縱距270多公里。大理州地處云貴高源與橫斷山脈結合部位,地勢西北高,東南低。地貌復雜多樣,點蒼山以西為高山峽谷區。點蒼山以東、祥云以西為中山陡坡地形。境內的山脈主要屬云嶺山脈及怒山山脈,點蒼山位于州境中部,如拱似屏,巍峨挺拔。北部劍川與麗江地區蘭坪交界處的雪斑山是州內群山的最高峰,海拔4295米。最低點是云龍縣怒江邊的紅旗壩,海拔730米。州內湖盆眾多,面積在1.5平方公里以上的盆地有18個,面積共1871.49平方公里。占全州總面積的6.6%。盆地多為線形盆地,呈帶狀分布,從西向東排列為6個帶。
第四紀山岳冰川遺址分布于洱海以西,永平以北的高山區,大理點蒼山是我國最后一次冰期大理冰期的命名地。主要河流屬金沙江、瀾滄江、怒江、紅河(元江)四大水系,有大小河流160多條,呈羽狀遍布全州。州境內分布有洱海、天池、茈碧湖、西湖、東湖、劍湖、海西海、青海湖8個湖泊。洱海位于大理市境東部,是云南省第二大內陸淡水湖泊,風光明媚,素有高原明珠之稱,為國家級重點風景名勝區。
境內以老君山-點蒼山-哀牢山一線的大斷裂為界,構成兩大部分。東部屬揚子準地臺區,西部屬藏滇地槽褶皺區(又稱三江區)。其東部揚子準地臺區,西以洱海-紅河深(大)斷裂為界,往東延入楚雄州境,為揚子準地臺西緣的一部分。其西部藏滇地槽褶皺區,是州境內西部及南部廣大地區,東以洱海一紅河深(大)斷裂為界,西至怒江、瀾滄江河谷,呈南北縱貫州境。
大理州地處低緯高原,在低緯度高海拔地理條件綜合影響下,形成了低緯高原季風氣候特點:(1)四季溫差小。較接近北回歸線,太陽輻射角度較大且變化輻度小,形成年溫差小,四季不明顯的氣候特點,四時之氣,常如初春,寒止于涼,暑止于溫,四季溫差不大;(2)干濕季分明。大理州冬干夏雨,冬半年(11月至次年4月)干季雨量僅占全年降雨量的5~15%,夏半年(5~10月)雨季降雨量占全年的85~95%;(3)垂直差異顯著。全州由于地形地貌復雜,海拔高差懸殊,氣候的垂直差異顯著。氣溫隨海拔高度增高而降低,雨量隨海拔增高而增多。河谷熱,壩區暖,山區涼,高山寒,立體氣候明顯;(4)氣象災害多。由于季風環流的不穩定性和不同天氣系統的影響,大理州氣象災害較多。常見的氣象災害主要有干旱、低溫、洪澇、霜凍、冰雹、大風等。