S'étendant sur 86 600 km², la République d’Azerbaïdjan est située dans le sud-est Caucasien (Transcaucasie orientale), c'est-à-dire à l'extrême sud-est de l'Europe ou en Asie du sud-ouest, selon les inteprétations.

Le pays partage des frontières avec l’Arménie à l'ouest, la Géorgie au nord-ouest, la Russie au Nord (dont Daguestan). Le territoire comprend également le Nakhichevan Oblast (5 500 km²) qui se situe entre l’Iran, la Turquie et l’Arménie. L'Azerbaïdjan est bordé à l'est par la Mer caspienne, sur une distance de 500 kilomètres.

Il s'agit d'un pays montagneux, puisque près de 90 % du territoire possède une altitude d’au moins mille mètres. La topographie azerbaïdjanaise est néanmoins variée : espaces vastes et relativement plats au centre du pays dans la dépression de Koura, plateaux à l'ouest, montagnes du Grand Caucase au nord. Le pic Bazardyuzu culmine à 4 485 mètres de hauteur. A l’est, le relief est composé de collines plutôt basses et d'un terrain aride. Au sud, le petit Caucase se compose de régions montagneuses de plateaux de lave et d’anciens volcans, appelées Shakhdag, Karabakh et Murordg.

Le pays est riche en ressources naturelles puisqu'il possède du pétrole, du gaz naturel, du minerai de fer, des métaux non ferreux et de l'alumine.