山西在中国的中部偏北部。
山西省是中国内陆省份，位于黄河中游东岸，华北平原西面的黄土高原上。东以太行山为界，与河北为邻；西、南隔黄河与陕西、河南相望；北以外长城为界与内蒙古毗连。
山西省地处华北西部的黄土高原东翼，地貌从总体来看是一个被黄土广泛覆盖的山地高原，整个轮廓略呈由东北斜向西南的平行四边形。地貌类型复杂多样，有山地、丘陵、高原、盆地、台地等，其中山地、丘陵占80%，高原、盆地、台地等平川河谷占20%。大部分地区海拔在1000米以上，与其东部华北大平原相对比，呈现出强烈的隆起形势。最高处为东北部的五台山叶头峰，海拔达3058米，是华北最高峰；最低处为南部边缘运城垣曲县东南西阳河入黄河处，海拔仅180米。境域地势高低起伏异常显著。
山西省地处中纬度地带的内陆，在气候类型上属于温带大陆性季风气候。由于太阳辐射、季风环流和地理因素影响，山西气候具有四季分明、雨热同步、光照充足、南北气候差异显著、冬夏气温悬殊、昼夜温差大的特点。山西省各地年平均气温介于4.2℃至14.2℃之间，总体分布趋势为由北向南升高，由盆地向高山降低；全省各地年降水量介于358毫米至621毫米之间，季节分布不均，夏季6月至8月降水相对集中，约占全年降水量的60%，且省内降水分布受地形影响较大。