陕甘宁边区横跨西北三省，包括陕西北部、甘肃东部和宁夏的东南部。北起长城沿线的府谷，跨越三边，到达盐池；南迄淳化和旬邑；西至固原和预旺；东临黄河与山西相望。其大部古属禹贡雍州境域；秦为上郡和北地郡的一部分；唐宋至明清大部分地方归属延州或延安府；辛亥革命后，归陕西北部榆林道管辖。
　　边区地处黄土高原的中北部。北面和鄂尔多斯沙漠相连，南面伸展到渭河流域边缘，西面紧接甘宁高原和六盘山麓，东临黄河峡谷。地势是一个西北高而南面和北面低的倾斜面。平均海拔1000余米。延长一带为800米，延安平均为900米，陇东地区平均1500米，三边的白于山2400米。由于积年雨水冲刷，形成了为无数弯乱的沟壑所切割的“塬地”和山与山之间的“川地”。
　　边区东临黄河，境内主要河流有无定河、大理河（无定河支流）、洛河、葫芦河（洛河支流）、延水、环水（即马连河）、秀延河等。除黄河外皆不通舟楫。长度以无定河为最，发源于白于山，逶迤250公里。
　　边区属大陆性、高原性气候。来自海洋的季风受秦岭阻挡，到这里已很弱，而西北风则势甚猛。年降水量400-500毫米。全年无霜期约5个月，三边一带无霜期更短，生长期长的农作物不宜种植。由于自然条件恶劣，灾害频仍，有“十年九灾”之说。一遇干旱，赤地千里，颗粒无收，长城内外，沙浪滔滔。由于植被破坏严重，一遇雨量稍大，又泛滥成灾，造成严重的水土流失。据估计，黄河60％的泥沙由这里流入①。
　　边区的行政区划，抗日战争时期以1937年年底时最大。1937年10月12日，国民政府行政院第333次会议确定陕甘宁边区管辖18个县，即陕西的肤施（延安）、甘泉、富县、延长、延川、安塞、安定、保安、定边、靖边、淳化、栒邑、神府，甘肃的正宁、宁县、庆阳、合水，宁夏的盐池。12月，中共又与国民政府谈判商定，边区区域再增加清涧、米脂、绥德、吴堡、佳县等5个县。不久，由蒋介石指定，国民政府再划宁夏的豫旺和甘肃的镇原、环县等3个县为八路军募补区。后因国民政府军的侵占，区域略有缩小。1944年年底，边区政府秘书处就边区的幅员作出说明并对外公布：边区辖延属、绥德、关中、陇东、三边等5个分区，共31个县（市）、214个区、1254个乡，面积为98960平方公里。②
　　① 星光、张扬：《抗日战争时期陕甘宁边区财政经济史稿》，西北大学出版社1998年版，第2页。
　　② 李顺民等：《陕甘宁边区行政区划变迁》，陕西人民出版社1994年版，第64、68页。