Karadeniz Bölgesi’nde yer alan Kastamonu’nun doğusunda Sinop, güneyinde Çankırı, kuzeybatısında Bartın, kuzeyinde Karadeniz, batısında Karabük, güneydoğusunda da Çorum ili yer almaktadır. Kastamonu, kuzeyde Karadeniz kıyısına dik biçimde uzanan Küre (İsfendiyar) Dağları, güneyde Ilgaz Dağı ve bunların arasındaki dalgalı düzlüklerden oluşmaktadır. Ayrıca ilin güneyini Köroğlu Dağlarının uzantıları engebelendirir. Küre Dağları duvarı andıran görünümleriyle, kıyı ile iç kesimleri birbirinden ayırmaktadır. Yaralıgöz Dağının Türbekaya Tepesi’nde (2.019 m.) Küre Dağları en yüksek noktasına ulaşır. Ilgaz Dağı’nın en yüksek noktası da Büyükhacet (2.587 m.) ve Küçükhacet (2.546 m.) Tepeleridir.

İl topraklarında büyük ve kesintisiz düzlükler bulunmamaktadır. Gökırmak Vadisindeki küçük ovalar, Devres Çayı vadisindeki Tosya ve Devrekâni ovaları belli başlı düzlüklerdir. Aynı zamanda bu ovalar step görünümündedir. İl topraklarını Gökırmak, Araç, Devrekâni ve Devres çayları sulamaktadır. Daday’ın güneybatısındaki Eğriceova Dağından kaynaklanan Gökırmak’a Karaçomak Deresi katılmış ve bu dere üzerinde Karaçomak Barajı kurulmuştur. Gökırmak ile Devres Çayı il sınırları dışından Kızılırmak’a katılır ve sularını Karadeniz’e akıtır. İlin orta kesiminden çıkan Devrekâni Çayı ise Cide’nin batısından Karadeniz’e dökülür.

Kastamonu orman örtüsü bakımından Türkiye’nin en zengin bölgelerinden biridir. Küre Dağlarının Karadeniz’e bakan yamaçları ve Ilgaz yoğun bir bitki ve orman örtüsü ile kaplıdır. İnebolu-Cide yöreleri kayın, meşe, gürgen, kayacık, kestane ve göknar ağaçları ile kaplıdır. Ilgaz Dağları ile Devres Vadisi arasında kalan alanlar sarıçam, karaçam ve göknar ormanları ile kaplıdır. Devrekâni-Azdavay arasında ise kayın, meşe, göknar, karaçam ve sarıçam ormanları bulunmaktadır. Ayrıca bu ormanlar yabani hayvanları da barındırmaktadır.