Країна розташована у південно-західній частині Північної Америки і в деяких місцях простирається до Центральної Америки. Юкатанський півострів і суміжні території становлять 12 % території країни і географічно знаходяться у Центральній Америці, хоча геополітично Мексика ніколи не вважалася центрально-американською країною.
На півночі Мексика межує зі США — (кордон — 3141 км) та з Гватемалою (962 км) і Белізом (250 км) — на південному сході. Омивається водами Тихого океану на заході і Мексиканської затоки, Карибського моря на сході. Загальна територія країни — 1 972 550 км², сюди ж входять 6000 км² острівних територій в Тихому океані, Мексиканській затоці, Карибському морі та Каліфорнійській затоці.
З півночі на південь територію Мексики перетинають два гірські масиви Сьєрра Мадре Орієнталь (Східний) та Сьєрра Мадре Оксіденталь (Західний), які є продовженням Скелястих гір північноамериканського континенту. Зі сходу на захід країну перетинає Транс-Мексиканський Вулканічний Пояс — Сьєрра Невада. Четвертий, південний гірський масив Сьєрра Мадре дель Сур простирається на сході від штату Мічоакан до штату Оахака. Таким чином, більшість території центральної та північної Мексики знаходиться високо над рівнем моря — найвищі в Транс-Мексиканському Вулканічному Поясі: Піко де Орісаба (5700 м.), Попокатепетль (5 462 м.), Істаккіуатль (5462 м.) та Невадо-де-Толука (4577 м.). В долині між цими плато знаходяться найбільші міста країни — Мехіко, Толука, Пуебла.
Значну частину території Мексики займає Мексиканське нагір'я з береговими низинами, що обрамляють його, на північному заході — гористий півострів Каліфорнія, на півдні — гірська область Чіапас і Південна Сьєра-Мадре та низинний півострів Юкатан на південному сході. Мексиканське нагір'я має переважну висоту 1000—2000 м, складається з численних широких плоских акумулятивних улоговин (больсонів) і окремих, переважно коротких, хребтів. Краї нагір'я підняті й утворюють високі хребти з крутими зовнішніми і пологими внутрішніми схилами: Східна Сьєра-Мадре (висота 4054 м), Західна Сьєра-Мадре (3150 м) і Поперечна Вулканічна Сьєра на півдні з діючими вулканами Орісаба (5700 м), Попокатепетль (5452 м), Колима (3846 м) та іншими.
Півострів Каліфорнію утворюють гірські масиви висотою 800—1000 м (найбільша висота 3078 м). Південна частина країни відділена від Мексиканського нагір'я западиною річки Бальсас, на південь від якої лежить гірський район Південної Сьєри-Мадре, що складається з хребтів висотою 3 тис. м. На Теуантепекському перешийку гори знижуються до 300 м, берегова низовина Мексиканської затоки розширюється і далі на схід займає майже увесь півострів Юкатан. Продовженням гірських підвищень на півдні є вулканічний масив Чіапас і хребет Південна Сьєра-Мадре (3703 м).
Клімат більшої частини Мексики тропічний, на півночі — субтропічний, дуже мінливий залежно від характеру рельєфу. Зі сходу та заходу на територію Мексики проникають вологі тропічні повітряні маси, що рясно зрошують навітряні схили гір. Північно-західна територія країни незахищена від вітрів, що дмуть з центральних частин Північної Америки, і має сухий континентальний клімат. Середня температура січня коливається від 10 °C на північному заході до 25 °C на півдні. У зв'язку з проникненням холодного повітря на півночі Мексиканського нагір'я трапляються морози до −20 °C. Середня температура липня від 15 °C у піднесених рівнинних частинах нагір'я до 30 °C на березі Каліфорнійської затоки. Річна кількість опадів коливається від 100—200 мм на півночі і на навітряних схилах гір півдня до 2000−3000 мм на південних схилах.
На північному заході переважають сіроземи і примітивні пустельні ґрунти, у більшій частині гірських районів — гірські сіро-коричневі, коричневі, червоні ґрунти саван й гірсько-лісові бурі, на низинах — сіро-коричневі, червоно-коричневі, червоні ґрунти саван і болотні.
Річкова мережа на південному сході густа, на північному заході дуже рідка. У деяких внутрішніх частинах посушливого Мексиканського нагір'я, а також на складеному вапняками півострові Юкатан поверхневий стік відсутній. На південному сході річки короткі, швидкоплинні, значно насичені водою, особливо влітку, і мають великі запаси енергії. Річки північного заходу більш довгі, але маловодні, більшість з них внаслідок сухості клімату втрачають кількість води у нижній течії і використовується для зрошення. Їхній режим залежить від нерегулярного випадання опадів. Найбільші річки: прикордонна зі США Ріо-Гранде (Ріо-Браво-дель-Норте) з притоками Кончос і Лерма, у нижній течії (після виходу з озера Чапала) називається Ріо-Гранде-де-Сантьяго, Бальсас, річкова система Гріхальва—Усумасінта. Найбільше озеро — Чапала.