La Spagna occupa il 85 percento della penisola Iberica e è circondata di acqua per quasi il 88 percento del suo perimetro; la sua costa mediterranea misura da lontano circa 1.660 km e l'atlantica circa 710 km. L'ampia e continua catena montagnosa dei Pirenei che si estende durante 435 km dal golfo di Biscaglia fino al mare Mediterraneo, forma frontiera naturale con la Francia, al nord; nell'estremo meridionale, lo stretto di Gibilterra che misura 12 km separa la penisola ed il nord dall'Africa.


La caratteristica topografica più importante della Spagna è la gran piana centrale, poco alberato, chiamata la meseta Centrale che ha un'inclinazione generale discendente di nord a sud e di questo ad ovest, con un'altitudine mezza di circa 610 m. La Meseta si sente divisa in una sezione settentrionale, submeseta Nord, ed un altro meridionale (submeseta Meridionale, per una catena montagnosa) il sistema Centrale, del quale fanno parte le catene montuose di Gredos e Guadarrama. I monti di Toledo infortunano la submeseta Meridionale.


Altre catene montagnose, come la cordigliera Cantabrica, al nord, il sistema Iberico, all'est, e catena montuosa Murena, al sud, costituiscono i bordi della Meseta e la separano dalla frangia cantabrica e Galizia, la valle dell'Ebro e la pianura levantina e della valle del Guadalquivir, rispettivamente. Tra molte di queste montagne si aprono valli strette bonificate per fiumi rapidi, come Lozoya, Sil, Jerte o Jiloca.

La pianura costiera è stretta, salvo nella costa levantina e nel golfo di Cadice, normalmente non misura più di 32 km di larghezza, ed in molte aree è rotta per montagne che discendono bruscamente fino al mare formando promontori rocciosi e trafori, come nel Costa Brava. L'area costiera settentrionale e nordovest ha in fondo vari porti distaccati di coperti estuari, in questione durante la costa galiziana. Le cordigliere Costiere catalane, nel nordest, e le catene montuose o sistemi Betici, al sud, completano la serie di cordigliere importanti della penisola. In due di queste catene montagnose principali, Pirenei e catene montuose Betice, esistono elevazioni che superano i 3.000 m di altitudine. I becchi più alti della penisola sono il becco di Aneto, 3.404 m, nei Pirenei ed il Mulhacén, 3.477 m, in catena montuosa Nevicata, nel sud della Spagna. Il punto più elevato di tutto il territorio spagnolo è il becco del Teide, 3.718 m, reddito nell'isola canaria della Tenerife.

I principali fiumi della Spagna fluiscono verso l'ovest e sudovest per sboccare nell'oceano Atlantico; in generale, discorrono per corsi profondi e rocciosi attraverso le valli delle montagne. Questi fiumi sono il Duero, il Miño, il Tago ed il Guadiana che nascono in territorio spagnolo e fluiscono attraverso il Portogallo—o costituiscono la linea di confine con questo paese—fino a sboccare nell'Atlantico. Il Guadalquivir che attraversa una fertile pianura nel sud, è l'unico fiume navigabile della Spagna, benché solo per barche di poco inzuppato, nel suo ultimo 100 km, da Siviglia fino al suo sbocco. L'Ebro, il più abbondante della Spagna, porta la direzione contraria, nordovest-sudorientale, ed appartiene al versante mediterraneo. La maggioranza dei fiumi spagnoli sono poco abbondanti e pertanto non adatti per la navigazione interna, benché si usino ampiamente per irrigabile e, nei suoi corsi alto e mezzo, hanno un'importante utilizzazione come fonte di energia.

Il clima della Spagna è prevalentemente mediterraneo, specialmente nella costa mediterranea e Baleari. Si caratterizza per inverni temperati, salvo nell'interno o le montagne, ed estati molto calde, con precipitazioni in generale insufficienti, benché le caratteristiche fisiche varie del paese determinino differenze climatiche pronunciate. Durante le coste del mare Cantabrico e dell'oceano Atlantico il clima è oceanico, in generale umido e temperato. La meseta Centrale ha un clima mediterraneo continentalizado o di interno, con alcuni estati tanto aride che molti ruscelli si asciugano, la terra inaridisce e le siccità sono frequenti. La maggior parte della Spagna riceve meno di 610 mm di precipitazioni annuali; le regioni montagnose del nord e centro sono più umide. Nello zona centro, l'inverno è molto freddo, mentre le temperature durante l'estate possono elevarsi fino a superare i 40 °C. Come contrasti, la costa meridionale mediterranea gode di un clima subtropicale; Malaga ha l'inverno più soave dell'Europa, con 12,5 ºC di temperatura mezza mensile in gennaio. Le isole le Canarie possiedono un clima tropicale, caldo ed asciugo; Sacra Croce della Tenerife ha 17 ºC di temperatura mezza in gennaio.

Il paese ha molte risorse minerali, specialmente cobalto, rame, minerale di ferro, piombo, carbone, lignite, manganese, mercurio, potassio, tungsteno, caolino, gesso, sale, argento, zolfo, stagno e zinco; conta anche su piccole quantità di gas naturale e petrolio.

Solo un terzo della Spagna è area forestale, il dominio di alberi ed arbusti. I boschi si trovano soprattutto nei pendii delle montagne, essendo più abbondanti nel nord e nordovest. Le specie più comuni sono la quercia, nelle zone basse, ed il pino, nelle montagne. Il sughero, del quale può estrarrsi sughero ogni dieci anni, è anche abbondante e cresce principalmente ad Estremadura e Girona. Durante i fiumi di tutto il paese crescono pioppi e la coltivazione di olivi è un'importante attività agricola. Altre specie distaccate sono l'olmo, il faggio, il rovere, la sabina, l'eucalipto ed il castagno. Gli arbusti ed erbacee formano la vegetazione naturale comune in gran parte del paese. Nei suoli sciolti ed arenosi crescono viti. Lo sparto che si usa per la fabbricazione di carta e distinti prodotti di fibre, cresce in maniera naturale nelle zone secche del sud e sudorientale. Nella costa mediterranea si coltivano la canna di zucchero, arance, limoni, da frutta, fichi e mandorle. Le castagne sono caratteristiche di regioni umide e suoli silicei.


La fauna spagnola, una delle più varie del continente europeo, comprende specie come il lupo, orso, lince, gatto montano, volpe, cinghiale, capra montano, cervo e lepri. Gli uccelli sono abbondanti, con numerose specie di rapaci, come aquile, avvoltoi, grifoni, avvoltoio, falchi, astori, gufi e civette, come altre specie come gru, ottarde, fenicotteri, aironi e paperi. Abbondano anche gli insetti. Nei ruscelli e laghi di montagna sono frequenti pesci come il barbio, la tinca e la trota.

Benché, come in altri aspetti fisici o biogeográficos, è l'eterogeneità quello che predomina nei suoli spagnoli, in generale normalmente non sono i più adatti per un'utilizzazione agraria adeguata e hanno bisogno di una diligente coltivazione e sistemi di irrigabili. D'altra parte, quando questi suoli sono sufficientemente ricchi e profondi, possono vedere limitate le sue possibilità per altre variabili geografiche. Le forti pendenze fanno che appaia la roccia al nudo ed esagerata l'aridità lascia alcuni suoli scheletrici e senza quasi coperchio vegetale in aree come il sudest e zone della valle dell'Ebro. In generale troviamo suoli ricchi ed adatti per l'agricoltura nella chiamata Iberia argillosa, nella valle del Guadalquivir, centro della valle del Duero, pianura levantina e letto di inondazione di fiumi come Ebro e Tago, mentre nelle zone dell'Iberia silicea o calcare troviamo raramente buoni suoli. In Canarie il contrasto è ancora maggiore, tra i feraci suoli sulle ceneri vulcaniche, recinti di L'Orotava, e la desolazione del malpaís (Lanzarote).

La terra essenzialmente montagnosa e semiarida della Spagna alberga oltre a 5.000 specie di vegetali. I boschi coprono il 28,8 percento (2000, del paese) benché queste cifre includano formazioni di pini ed eucalipti impalati per stabilizzare il suolo o per approfittare della sua polpa, utilizzata nella fabbricazione di carta. La terra agricola comprende il 37,1 percento del paese. Tra le aree protette della Spagna sono parchi nazionali, parchi naturali, prenoti di caccia ed altri posti più piccoli con status speciale di conservazione che in complesso rappresentano un totale del 8,4 percento, 1997, del territorio.

La Spagna affronta numerose minacce ambientali. La deforestazione, l'erosione e l'inquinamento dei fiumi sono le principali preoccupazioni. Altri problemi sono l'intrusione dell'agricoltura in terre con categoria di protetta, la desertización in zone agricole male gestite e la salinización del suolo in regioni irrigate. La produttività agricola ha migliorato negli ultimi anni, ma in parte come risultato dell'uso di fertilizzanti azotati, quello che ha incrementato il problema dei nitrati nei fiumi. Il turismo che è un'importante fonte di entrate per la Spagna, produce anche deterioramento ambientale. Gli sviluppi cattivo pianificati minacciano a zone protette, e le insufficienti installazioni per il trattamento di acque generano un inquinamento importante, specialmente nella costa del Mediterraneo durante i mesi di estate. In 1998, un versato tossico provocato per la rottura di una preda che immagazzinava residui minerari, causò un severo inquinamento dell'acquifero e delle aree adiacenti all'area protetta più emblematica del paese, il Parco nazionale di Doñana.

La Spagna genera la sua energia a partire da idroelettricità, carbone ed energia nucleare. Le piante nucleari proporzionano più di un terzo dell'energia del paese, benché il Governo si sia impegnato a ridurre la dipendenza rispetto a questa energia, sviluppando fonti di energia alternative.

La Spagna condivide l'Accordo di Ramsar su humedales, con 17 posti designati, e dell'Accordo sul Patrimonio dell'Umanità, con due parchi nazionali riconoscenti come Patrimonio dell'Umanità. Ci sono quattordici riserve di biosfera stabilite sotto il programma L'Uomo e la Biosfera dell'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'Educazione, la Scienza e la Cultura (Unesco). la Spagna ha ratificato il Protocollo Ambientale dell'Antartico ed il Trattato Antartico, come diversi accordi ambientali internazionali relativo ad inquinamento atmosferico, biodiversità, cambiamenti climatici, specie in pericolo di estinzione, cambiamenti ambientali, residui pericolosi, versato di residui al mare, vita marina, proibizione di realizzare prove nucleari, castra di ozono, inquinamento navale, legno tropicale, 1983, e caccia di balene. Nella regione, la Spagna ha nominato varie zone protette gli uccelli silvestri come parte del Direttivo Europeo su Uccelli Silvestri e sei zone marine protette di accordo col Piano di Azione nel Mediterraneo.