Aserbaidschan liegt zwischen dem Kaspischen Meer und den kaukasischen Bergen. Höchste Berggipfel ist Basardüsü, der eine Höhe von 4466 m erreicht. Im Westen des Landes erstreckt sich das Kaspische Meer, wo sich der größte Teil der Erdölvorkommen Aserbaidschan bergen. Aserbaidschan hat eine Fläche von 86.600 km², 5.500 km². Die Kura (aserbaidschanisch Kür) mündet nach 1.515 Kilometer Länge in das Kaspische Meer. Zum Staatsgebiet gehören auch die Inseln Pirallahi und Cilov im Kaspischen Meer. Auf der Halbinsel Abscheron gibt es mehrere Ölfelder.
Mehrere Klimazonen in Aserbaidschan führte dazu, dass die Landschaft Aserbaidschans, die Pflanzen- und Tierwelt vielfältig sind: Sandwüsten und Gletscher, Steppen und tropische Wälder, Schlammvulkane und Salzböden, Ölbaumplantagen, Weinberge, Baumwollfelder, das Meer und die Seen an Hochgebirge. Entlang der Nordgrenze des Landes finden sich, bedeckt mit ewigem Schnee und Eis, die größten Bergketten des Großkaukasus. Der zweithöchste Berggipfel Aserbaidschans ist der Schachdag mit 4.243 Metern über dem Meeresspiegel. Die Landschaft an der kaspischen Küste dagegen liegt 28 Meter unter dem Meeresspiegel. Im Nordwesten schließen an die Bergketten des Großkaukasus das Vorgebirge eines Steppenplateaus und im Osten Gobustan (eine der ältesten Siedlungen der Menschheit) mit seinen zahlreichen Schlammvulkanen an.
Im Westen und Südwesten liegt Kleinkaukasus und das vulkanische Gebirgsplateau Karabach. Im äußersten Südosten, am Kaspischen Meer, streckt sich entlang dem kaspischem Meer das subtropische Talischgebirge. An den Hängen seiner Hügel grünen das ganze Jahr die Teeplantagen, Orangen- und Zitronengärten. Im mittleren Teil von Aserbaidschan liegt zwischen den Bergmassiven des Groß- und Kleinkaukasus die ausgedehnte Kür-Aras Niederung, die Kornkammer Aserbaidschans ist. Hohe Berge schützen Aserbaidschan von Norden her vor kalten Winden, so dass im Land ein mildes Klima herrscht. Von den 4.200 gezählten Arten der Pflanzenwelt Aserbaidschans kommt jede zehnte Pflanze nur hier vor. Zu den wertvollsten und in ihrer Art einmaligen Pflanzen gehören die Eldarkiefer, die den Klimaveränderungen der letzten 13 Millionen Jahre standgehalten hat, sowie die Eiserne Baum und der Buchsbaum. Seit alters gedeihen hier Granatäpfel, Erdölfrüchte, Dattelpflaumen, Feigen, Kastanien und Safran.
In der reichen Tierwelt Aserbaidschans kommen exotische Tiere wie der Leopard, die Kropfgazelle, das Stachelschwein, der Rosaflamingo, das Zeburind und die Seerobbe vor. Etwa 18.000 Tierarten – darunter 102 Säugetierarten – leben in Aserbaidschan. Die Spinnenfauna Aserbaidschans ist gut untersucht – bisher sind hier ca. 690 Arten von Spinnen nachgewiesen worden. Bis vor wenigen Jahren konnte man im Talischgebirge noch dem Girkantiger begegnen. Zahlreiche Naturschutzgebiete, darunter neugegründete Nationalparks und die gezielte Ansiedlung der Tiere, wie der Aussterben bedrohten Kopfgazelle auf einer Insel im Kaspischen Meer ermöglichen es den zum Teil seltenen Tierarten, sich wieder zu entwickeln.