در محدوده جغرافیایی ۵۴ درجه تا ۵۶ درجه طول شرقی و ۳۶٫۳۰ تا ۳۸٫۱۵ عرض شمالی و در بین استان‌های مازندران، سمنان و خراسان شمالی قرار دارد. این استان به دلیل جایگاه جغرافیایى ویژه‌ى خود از آب و هواى گوناگونى برخوردار است. بخشى از رشته کوه البرز شرقى از غرب به سوى شرق استان کشیده شده که گرایش زیادى به سوى شمال شرقى دارد و رفته‌رفته از بلندى کوه‌هاى آن کاسته مى‌شود. شاهوار با بلندى 3320 متر از سطح دریا، که بلندترین قله‌ى استان است، در جنوب غربى استان جاى دارد. در پایه این بلندى‌ها، به‌ویژه در جنوب و شرق استان، کوهپایه‌هایى از رسوب‌هاى دانه ریز و دانه درشت دیده مى شود که سفره‌هاى آب زیرزمینى فراوانى را در خود دارند و به صورت چاه و قنات از آن‌ها بهره‌بردارى مى‌شود. بخش زیادى از پهنه‌ى استان گلستان به صورت جلگه است. در بخش جلگه‌اى دو گونه آب و هوا دیده مى‌شود. بیش از 3/2 این جلگه آب و هواى خشک و نیمه خشک دارد که هر چه به سوى شمال و مرز ترکمنستان نزدیک مى‌شویم بر خشکى آن افزوده مى‌شود. 3/1 دیگر، که مانند نوارى سبز بین بخش کوهستانى در جنوب و بخش خشک و نیمه‌خشک در شمال جاى گرفته است، آب و هواى معتدلى دارد و از نظر کشاورزى بسیار پر بازده است. بیش‌تر شهرها و روستاهاى استان نیز در این ناحیه‌ى سرسبز جاى گرفته‌اند. دو توده‌ى هوا در تعیین آب و هواى استان نقش مهمى دارند. توده‌ى شمالى از سیبرى به استان وارد مى‌شود و طى پاییز و زمستان با ریزش برف در بلندى‌هاى جنوبى و باران در کوه‌پایه‌ها و نوار معتدل میانى همراه مى‌شود. توده‌ى دیگر، توده‌ى غربى از اقیانوس اطلس و دریاى مدیترانه سرچشمه مى‌گیرد و در زمستان به بارندگى و در تابستان به افزایش رطوبت و شرجى شدن هواى استان مى‌انجامد. بنابراین، بیش‌ترین بارندگى در ماه‌هاى زمستان و کم‌ترین آن در ماه‌هاى تابستان دیده مى شود. با این همه، نیمه‌ى شمالى استان، بخش نیمه‌خشک و خشک، از کم‌ترین بارندگى بهره‌مند است و به دلیل تبخیر زیاد آب، زمین‌هاى شور و کم‌بازده نیز بسیار دارد.
