Há bastante variação de relevo no território goiano, onde ocorrem terrenos cristalinos sedimentares antigos, áreas de planaltos bastante trabalhadas pela erosão, bem como chapadas, apresentando características físicas de contrastes marcantes e beleza singular. As maiores altitudes localizam-se a leste e a norte, na Chapada dos Veadeiros (1.784 metros), na Serra dos Cristais (1.250 metros) e na Serra dos Pireneus (1.395 metros). As altitudes mais baixas ocorrem especialmente no oeste do estado.
O clima é tropical semiúmido. Basicamente, há duas estações bem definidas: a chuvosa, que vai de outubro a abril, e a seca, que vai de maio a setembro. A média térmica é de 23 °C, e tende a subir nas regiões oeste e norte, e a diminuir nas regiões sudoeste, sul e leste. As temperaturas mais altas são registradas entre setembro e outubro, e as máximas podem chegar a até 39 °C. As temperaturas mais baixas, por sua vez, são registradas do entre maio e julho, quando as mínimas, dependendo da região , podem chegar a até 4 °C.
Com exceção da região do Mato Grosso Goiano, onde domina uma pequena área de floresta tropical onde existem árvores de grande porte, onde a indústria aproveita como o mogno, jequitibá e peroba, o território goiano apresenta a típica vegetação do Cerrado. Arbustos altos e árvores de galhos retorcidos de folha e casca grossas com raízes profundas formam boa parte da vegetação. Municípios como Goiânia, Anápolis, bem como diversos outros localizados no sul do estado possuem estreitas faixas de floresta Atlântica, as quais, na maioria das vezes, cobre margens de rios e grandes serras.
A fauna em Goiás é riquíssima, destacando-se animais de variadas espécies, como capivaras e antas, as margens de rios e riachos. Nas matas: onças, tamanduás, macacos e animais típicos do cerrado, como a ema e a seriema. Pássaros de variadas espécies enriquecem a fauna goiana, além de peixes e anfíbios nos rios e lagos espalhados em todo o estado.
Goiás é banhado por três bacias hidrográficas: a Bacia do rio Paraná, a Bacia do Tocantins e a Bacia do São Francisco. Os principais rios são: Paranaíba, Aporé, Araguaia, São Marcos, Corumbá, Claro, Paranã e Maranhão.