Il Trentino Alto Adige è la più settentrionale delle regioni italiane. Confina con due Stati: la Svizzera e l'Austria. È costituito da due regioni diverse, il Trentino a sud (provincia di Trento) , l'Alto. Adige o Sudtirolo a nord (provincia di Bolzano).
Il territorio è interamente montuoso, all'infuori dei fondovalle, per lo più pianeggianti. Le numerose catene di monti appartengono alle Alpi orientali. A nord le Alpi Venoste e le Alpi Aurine. A ovest si innalzano il gruppo dell'Adamello e l'imponente Massiccio dell'Ortles-Cevedale, la cui cima maggiore raggiunge i 3.905 m. A est si trovano le Dolomiti con il gruppo della Marmolada e la catena del Sella; derivano il loro nome dalla roccia dolomia, di tipo calcareo, che si è formata sul fondo del mare milioni di anni fa e ha poi subito l'erosione degli agenti atmosferici, fino a raggiungere l'aspetto attuale: alte pareti coronate da punte aguzze che si chiamano denti, pizzi, campanili, pale. All'alba e al tramonto assumono una colorazione rosata e violacea, di grande suggestione. Valichi importanti: il Passo Resia e quello del Brennero, che mettono in comunicazione con l'Austria; il Pordoi, al confine con il Veneto.
Tra le catene alpine si aprono lunghe valli, piuttosto diverse per paesaggi e insediamenti. La maggiore è la Valle dell'Adige, che nel primo tratto prende il nome di Val Venosta, e attraversa la regione da nord a sud: è ampia e soleggiata, ed è percorsa per intero dal fiume Adige. Tra le altre valli, alcune ospitano centri turistici, come la Val Gardena e la Val di Sole, alcune sono famose per tipi particolari di colture, come le mele della Val di Non.
I ghiacciai alimentano laghi e corsi d'acqua. Il fiume più importante è l'Adige, il secondo d'Italia dopo il Po: scorre in parte in questa regione e in parte in Veneto per 410 km complessivi, e va a sfociare nell'Adriatico; per arginare le piene rovinose che si sono verificate in passato è stato costruito un canale sotterraneo che convoglia una certa quantità d'acqua nel Lago di Garda. Altri due fiumi di rilievo sono il Sarca e il Brenta. Numerosi i laghi, sia alpini che artificiali. Tra gli specchi d'acqua naturali, il Lago di Tòvel era noto in passato come «lago sanguigno», perché si tingeva di rosso a opera di alghe microscopiche, ora scomparse per l'inquinamento.
Il clima è tipicamente alpino, con inverni molto freddi ed estati fresche. Le temperature risultano mitigate in vicinanza di fiumi e laghi e nei fondovalle: la conca di Merano, per esempio, gode di un clima particolarmente dolce.