Karaman, İç Anadolu Bölgesi'nin güneyinde, 37.11 kuzey enlemleri ve 33.15 doğu boylamları arasında yer alır. Karaman’ın batısında Antalya, doğusunda Ereğli, güneydoğusunda Silifke, güneyinde Mersin ve kuzeyinde Konya illeri bulunur. Toplam yüzölçümü 8.869 km² olan bu il, deniz seviyesinden 1.033 metre yükseklikte konumlanmaktadır. Karaman’ın 6 ilçesi bulunmaktadır. Merkez ilçe dahil olmak üzere, Ayrancı, Başyayla, Ermenek, Kazımkarabekir ve Sarıveliler'dir.
Karaman’ın iklimi, genellikle karasal özellikler gösterir; kışlar soğuk ve kar yağışlı, yazlar ise sıcak ve kuraktır. Ancak, Göksu Vadisi ile Torosların güney yamaçlarında iklim daha yumuşak ve ılımandır. Karaman, Türkiye’de en düşük yağış ortalamalarına sahip iller arasında yer alır; yıllık yağış miktarı ortalama 336.3 mm civarındadır.
Arazisi genellikle düzlüklerden oluşan Karaman’da, batıda Hacıbaba Dağı (2.481 m.), kuzeyde Karadağ (2.271 m.), güneyde ise Orta Toroslar yer almaktadır. Bu dağlar, bölgenin doğal güzelliklerini ve zengin ekosistemini oluşturur.
İl sınırlarında önemli akarsular bulunur; bunlar arasında Göksu, Ermenek Çayı, İbrala Deresi ve Kocadere gibi akarsular öne çıkar. Ayrıca, Akgöl ve Acıgöl gibi doğal göller ve Ermenek, Gödet, Ayrancı ve İbrala Barajları gibi suni göller de ildeki su kaynakları arasında yer alır.
Jeolojik açıdan Karaman, sağlam bir yapıya sahiptir ve 5. derece deprem kuşağında yer alarak deprem riski düşük bölgeler arasında bulunur. Karaman’ın bu doğal zenginlikleri, bölgenin tarım, hayvancılık ve doğa turizmi açısından önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.