Kastamonu ili Batı Karadeniz bölgesinde 41° 21' kuzey enlemi ile 33° 46' doğu boylamları arasında yer alır. Deniz seviyesinden yüksekliği 775 m.dir. Yüzölçümü 13.108 km²'dir.
Kastamonu İli çoğunlukla engebeli arazilerden oluşmaktadır, ilin kuzeyinde Batı Karadeniz Dağları bulunmaktadır. Karadeniz sahiline paralel olarak İsfendiyar (Küre) Dağları uzanmaktadır. Münferit olarak Yaralıgöz Dağı (1985m.), Göynük Dağı (1770m.), Dikmen Dağı (1471m.), Kurtgirmez Dağı (1450 m.), Güruh Dağı (1493m.), Ballıdağ (1400 m.),lsırganlı Dağı, Harami Dağı ve Elek Dağı önemli yükseltileri teşkil etmektedir. İlin güneyinde ise Ilgaz Dağı uzanmaktadır. Kuzeyde Gökırmak ve Araç Çayı, güneyde ise Devrez Çayı vadileri ile sınırlanmıştır. En yüksek noktası Çatalılgaz tepesi (2565m.) dır.
Kastamonu ili genel olarak dağlık olduğundan geniş ovaları yoktur. Buna karşılık vadiler etrafında ovacıklar göze çarpmaktadır. En önemlisi Gökırmak Vadisi'dir. Devrez vadisinin il sınırları içinde kalan kısmı Tosya Ovası'nı meydana getirmektedir. Araç Çayı ve Daday Çayı gibi küçük çayların oluşturduğu ovalarda oldukça küçüktür.
6 ilçesi sahil kıyısında bulunan Kastamonu'nun Karadeniz'e 176 km. uzunluğunda kıyısı vardır.