四川是中国多山省份之一。山地、高原和丘陵约占全省土地面积的97.46%。全省除四川盆地底部的成都平原和川中丘陵外，大部分地区岭谷高差均在500米以上。最低处在东南部的泸州市合江县长江之滨，海拔仅220余米，而西部最高的贡嘎山则达7556米，两者相差约7300多米，地表起伏之悬殊，在中国仅西藏、新疆可比。

    四川地形以阿坝藏族羌族自治州、甘孜藏族自治州、凉山彝族自治州的东界为界线，分为四川盆地和川西高原两大部分。西部的川西高原，平均海拔在3000米以上，南北各不相同。高原北部是青藏高原的一部分，有大片的沼泽和草地，泥炭资源丰富；西北部是四川省的主要牧业区。高原南部属横断山脉北段，高山峡谷，岭谷相间，由西往东有金沙江、雅砻江、大渡河等奔腾咆哮的大江巨川；有巴颜喀拉山、沙鲁里山、大雪山、邛崃山、龙门山等崇山峻岭，岭谷高差向南逐渐增大，达2000米-3000米以上。峡谷中森林茂密，分布很广，是四川省的主要林区。四川盆地面积约20万平方公里，是中国著名的外流盆地，盆地中多紫红色砂页岩，故又称"红色盆地"。盆地内平原约占7%，丘陵约占50%，低山地约占40%。四周为大、小凉山、邛崃山、龙门山、大巴山、巫山、大娄山、乌蒙山等山脉环绕。由川西高原往东，顺着海拔高度的逐渐降低，就到了成都平原。这是我国西南地区面积最大的冲积平原，由岷江水系经过亿万年的冲刷和沉积而成。由于成都平原地势由西北向东南微微倾斜，都江堰市以下，人工河渠密如蛛网，战国时著名水利家李冰在这里开凿了延用至今的都江堰，更使这个地区沃野千里，物产富饶；加之气候温暖，人民勤劳，开发较早，因而成为我国从古至今的富庶地区，"天府之国"的美誉就因都江堰所带来的水利之便而享名天下。

    四川水力资源丰富，居全国省区前列。四川集水面积在100平方公里以上的河流有1380余条，集水面积超过500平方公里的有267条。长度在500公里以上的有10条。全省河流多年平均径流总量为3057亿立方米，占长江径流总量近1/3，相当黄河径流总量的5倍半。若加上过境的外来水，平均年径流量的总量达4485亿立方米，为全国径流丰富的省区之一。

    四川的河流分属黄河、长江两大水系。黄河水系包括黑河、白河，其流域面积占全省总土地面积的3%。而长江水系的流域面积则占全省总土地面积的97%，其主要支干流有金沙江、雅砻江、安宁河、岷江、大渡河、沱江、嘉陵江、涪江、渠江等。全省面积在400平方米以上的天然湖泊有1043个，总面积为120平方公里；其中大于1平方公里的湖泊有49个。还有数以万计的人工水库。比较重要的湖泊有：泸沽湖、邛海、马湖、迭溪海子、新路海等等。

    四川气候具有冬暖、春早、夏长、年均温高的特点，年均温16-20℃。四川盆地的长江河谷和川西南的金沙江河谷，具有南亚热带气候属性。 川西高原总体气候表象是气温低、降水少、太阳辐射强，日照时间也不短。阿坝、甘孜藏族自治州地势高，气温属全省最低，降水不充分，日照时间最长，甘孜每年日照时达2000多小时，仅次于拉萨，是四川的"日光城"。西南部的凉山彝族自治州大部分和攀枝花市全境，地形和气侯起伏较大，时山时谷，时阴时晴，差距很大，俗称"一山有四季，十里不同天"。不少地方，山下是热带气候，经济作物葱郁，山上却是白雪皑皑，罕有植物生存。

    四川深受东南太平洋季风和西南印度洋季风影响，除少数地区外，年降水量600-1000毫米，多夜雨，"巴山夜雨涨秋池"是其特色。四川盆地是中国著名少日照地区，盆地西缘则是中国多雨区之一，最多地区年降水量超过2400毫米。但各地降水年内分配不均，故每年均发生不同程度的干旱和洪涝。

    四川物华天宝，资源富集。水能资源经济可开发量1.1亿千瓦，占全国的27%，是我国最大的水电开发和"西电东送"基地。二滩电站总装机容量330万千瓦，是目前亚洲已投产的最大水电站。已发现矿产132种，探明储量81种，居全国第一位，其中钒、钛、铝、磷、硫铁、天然气、轻稀土矿等储量居全国前列。生物资源种类繁多，仅天然中药材就达4300余种，是国家重要的中药现代化科技产业基地。境内野生大熊猫900余只，占全国野生大熊猫的80%以上。森林覆盖率26.6%，是长江上游最大的水源涵养区，是全国三大林区和五大牧区之一。