Azerbajdzsán Eurázsia dél-kaukázusi térségében található, Nyugat-Ázsián és Kelet-Európán átívelve. Az északi szélesség 38° és 42°, valamint a keleti hosszúság 44° és 51° között helyezkedik el. Azerbajdzsán szárazföldi határainak teljes hossza 2,648 kilométer (1,645 mérföld), Örményország 1007 kilométer, Iráné pedig 756 kilométer, Grúzia 480 kilométert, Oroszország 390 kilométert, Törökország pedig 15 kilométert. A partvonal 800 kilométeren (497 mérföldön) húzódik, míg a Kaszpi-tenger azerbajdzsáni részének szélessége 456 kilométer (283 mérföld). Azerbajdzsán területe 400 km (249 mérföld) északról délre, és 500 km (311 mérföld) nyugatról keletre húzódik.
Azerbajdzsánt három földrajzi jellemző uralja: a Kaszpi-tenger, amelynek partvonala természetes határt biztosít kelet felé; a Nagy-Kaukázus hegység északon; és az ország közepén elterülő hatalmas síkvidékek. Három hegyvonulat is található, a Nagy- és Kis-Kaukázus, valamint a Talysh-hegység, amely a nemzet mintegy 40%-át foglalja magában. A Bazardüzü-hegy (4,466 m) Azerbajdzsán legmagasabb pontja, míg a Kaszpi-tenger (28 m) a legalacsonyabb pontja. Azerbajdzsán ad otthont a bolygó összes sárvulkánjának csaknem felének; ezeket a vulkánokat a Természet Új7csodáira is jelölték.
A felszíni vízi utak az elsődleges vízforrások. A 24 folyóból azonban csak 8,350 hosszabb 100 kilométernél (62 mérföldnél). Az ország keleti részén minden folyó a Kaszpi-tengerbe ömlik. A Sarysu (67 km2) a legnagyobb tó, míg a Kur (1,515 km) a leghosszabb folyó, mindkettő határon átnyúló. Azerbajdzsán négy nagyobb szigete a Kaszpi-tengerben több mint harminc négyzetkilométer területtel rendelkezik.
Azerbajdzsán 1991-es függetlenné válása óta az azerbajdzsáni kormány jelentős erőfeszítéseket tett az ország ökológiájának védelme érdekében. A nemzeti környezetvédelem azonban 2001 után kezdett igazán javulni, amikor a Baku-Tbiliszi-Ceyhan vezeték többletforrásainak köszönhetően bővült az állami költségvetés. A védett területek négy év alatt több mint négyszeresére nőttek, és jelenleg az ország szárazföldi területének 8%-át fedik le. 2001 óta a kormány hét jelentős tartalékot hozott létre, és csaknem megnégyszerezte a környezetvédelemre szánt költségvetési keretet.
Táj
Azerbajdzsán sokféle tájjal rendelkezik. Azerbajdzsán szárazföldi tömegének több mint felét hegygerincek, tajtékok, yailasok és fennsíkok alkotják, amelyek 400–1000 méteres hipszometrikus szintre emelkednek (beleértve a középső és alsó síkságot), néhol 100–120 métert (Talis, Jeyranchol- Ajinohur, Langabiz-Alat előterek), máshol 0-50 méter (Qobustan, Absheron). Azerbajdzsán domborzatának fennmaradó részét síkságok és síkságok alkotják. A Hipsometrikus markerek a Kaukázusban körülbelül 28 métertől a Kaszpi-tenger partja mentén 4,466 méterig (Bazardüzü-hegy) terjednek.
Azerbajdzsán éghajlatát leginkább a skandináv anticiklonok, a mérsékelt égövi szibériai anticiklonok és a közép-ázsiai anticiklonok rideg sarkvidéki légtömegei befolyásolják. Azerbajdzsán változatos domborzata befolyásolja, hogy a légtömegek hogyan közelítik meg a nemzetet. A Nagy-Kaukázus megvédi a nemzetet az északról érkező hideg légtömegek közvetlen hatásaitól. Ennek eredményeként az ország lábánál és síkságánál a legtöbb szubtrópusi éghajlat uralkodik. Eközben az alföldeken és a lejtőkön magas a napsugárzás mértéke.
Azerbajdzsánnak a világ tizenegy éghajlati övezete közül kilenc található. Julfa és Ordubad abszolút legalacsonyabb hőmérséklete 33 Celsius-fok (27.4 Fahrenheit-fok), az abszolút legmagasabb hőmérséklet pedig 46 Celsius-fok (114.8 Fahrenheit-fok) volt. A legtöbb éves csapadék Lankaranban (1,600-1,800 mm vagy 63-71 hüvelyk), a legalacsonyabb Absheronban (200-350 mm vagy 7.9-13.8 hüvelyk) fordul elő.
A folyók és tavak jelentik Azerbajdzsán vízrendszerének fő összetevőit; hatalmas geológiai időtávon fejlődtek ki, és ezalatt az idő alatt jelentősen megváltoztak. Ez különösen nyilvánvaló az országszerte található ősi folyók maradványain. Az ország vízrendszere a természeti erők és az ember által kezdeményezett ipari tevékenység hatására folyamatosan átalakul. Azerbajdzsán vízrendszerei mesterséges folyókat (csatornákat) és tavakat foglalnak magukban. A víz elérhetőségét tekintve Azerbajdzsán elmarad a globális átlagtól, évente mintegy 100,000 3,531,467 köbméter (2016 2016 2016 köbláb) víz jut négyzetkilométerenként. A Kur az összes nagy víztározó alapja. Azerbajdzsán vízrajza leginkább a Kaszpi-tenger medencéjéhez kötődik.
Azerbajdzsánban körülbelül 8,350 különböző hosszúságú folyó van. Csak 24 folyó hosszabb 100 kilométernél. A Kura és Aras folyók a Kura-Aras-alföldön haladnak keresztül, és Azerbajdzsán legnépszerűbb folyói. Az egyenesen a Kaszpi-tengerbe ömlő folyók többnyire a Major-Kaukázus és a Talysh-hegység északnyugati lejtőin erednek, és a Samur–Devechi és Lankaran síkságon haladnak keresztül.
A Yanar Dag, amelynek fordítása „égő hegy”, egy földgáztűz, amely állandóan ég a Kaszpi-tengeren, Baku melletti Absheron-félszigeten, a „tűz országaként” ismert domboldalon. Vékony, áteresztő homokkőrétegből lángok csapnak fel a levegőbe. Turisztikai attrakció a bakui turisták számára.