大理州地处云南省中部偏西,东邻楚雄州,南靠思茅、临沧地区,西与保山地区、怒江州相连,北接丽江地区。自治州首府驻大理市下关,距昆明市338公里。自治州国土总面积29459平方公里。山区面积占总面积的83.7%,坝区面积占16.3%。东西最大横距320多公里,南北最大纵距270多公里。大理州地处云贵高源与横断山脉结合部位,地势西北高,东南低。地貌复杂多样,点苍山以西为高山峡谷区。点苍山以东、祥云以西为中山陡坡地形。境内的山脉主要属云岭山脉及怒山山脉,点苍山位于州境中部,如拱似屏,巍峨挺拔。北部剑川与丽江地区兰坪交界处的雪斑山是州内群山的最高峰,海拔4295米。最低点是云龙县怒江边的红旗坝,海拔730米。州内湖盆众多,面积在1.5平方公里以上的盆地有18个,面积共1871.49平方公里。占全州总面积的6.6%。盆地多为线形盆地,呈带状分布,从西向东排列为6个带。
第四纪山岳冰川遗址分布于洱海以西,永平以北的高山区,大理点苍山是我国最后一次冰期大理冰期的命名地。主要河流属金沙江、澜沧江、怒江、红河(元江)四大水系,有大小河流160多条,呈羽状遍布全州。州境内分布有洱海、天池、茈碧湖、西湖、东湖、剑湖、海西海、青海湖8个湖泊。洱海位于大理市境东部,是云南省第二大内陆淡水湖泊,风光明媚,素有高原明珠之称,为国家级重点风景名胜区。
境内以老君山-点苍山-哀牢山一线的大断裂为界,构成两大部分。东部属扬子准地台区,西部属藏滇地槽褶皱区(又称三江区)。其东部扬子准地台区,西以洱海-红河深(大)断裂为界,往东延入楚雄州境,为扬子准地台西缘的一部分。其西部藏滇地槽褶皱区,是州境内西部及南部广大地区,东以洱海一红河深(大)断裂为界,西至怒江、澜沧江河谷,呈南北纵贯州境。
大理州地处低纬高原,在低纬度高海拔地理条件综合影响下,形成了低纬高原季风气候特点:(1)四季温差小。较接近北回归线,太阳辐射角度较大且变化辐度小,形成年温差小,四季不明显的气候特点,四时之气,常如初春,寒止于凉,暑止于温,四季温差不大;(2)干湿季分明。大理州冬干夏雨,冬半年(11月至次年4月)干季雨量仅占全年降雨量的5~15%,夏半年(5~10月)雨季降雨量占全年的85~95%;(3)垂直差异显著。全州由于地形地貌复杂,海拔高差悬殊,气候的垂直差异显著。气温随海拔高度增高而降低,雨量随海拔增高而增多。河谷热,坝区暖,山区凉,高山寒,立体气候明显;(4)气象灾害多。由于季风环流的不稳定性和不同天气系统的影响,大理州气象灾害较多。常见的气象灾害主要有干旱、低温、洪涝、霜冻、冰雹、大风等。