Il territorio della Basilicata è prevalentemente montuoso e collinare e possiede un'unica grande pianura: la Piana di Metaponto. I massicci del Pollino (Serra Dolcedorme - 2.267 m) e del Sirino (Monte Papa - 2.005 m), il Monte Alpi (1.900 m), il Monte Raparo (1.764 m) ed il complesso montuoso della Maddalena (Monte Volturino - 1836 m) costituiscono i maggiori rilievi dell'Appennino lucano. Nell'area nord-occidentale della regione è presente un vulcano spento, il monte Vulture.
Il clima della Basilicata cambia di zona in zona; infatti una caratteristica rilevante è che la Regione è esposta a due mari. La parte orientale della regione (non avendo la protezione della catena appenninica) risente dell'influsso del mar Adriatico, a cui va aggiunta l'orografia del territorio e l'altitudine irregolare delle montagne.
Ma nonostante la diversità, il clima della regione può essere definito continentale, con caratteri mediterranei solo nelle aree costiere. Infatti se ci si addentra già di qualche chilometro nell'interno, soprattutto in inverno, la mitezza viene subito sostituita da un clima rigido e umido.
La regione Basilicata ospita nel suo territorio nove aree protette, di cui due parchi nazionali, il Pollino e il Val d'Agri, due parchi regionali (Parco naturale di Gallipoli Cognato - Piccole Dolomiti Lucane e Parco Archeologico Storico Naturale delle Chiese Rupestri del Materano), e sei riserve naturali minori.
Le zone sottoposte a protezione occupano circa il 30% della dell'intera superficie regionale.