Diện tích Campuchia khoảng 181.035 km²[17], nằm trọn vẹn trong khu vực nhiệt đới; từ vĩ độ 10 đến vĩ độ 15N kinh độ 102 đến 108E. Đất nước có 800 km biên giới với Thái Lan về phía bắc và phía tây, 541 km biên giới với Lào về phía đông bắc, và 1.137 km biên giới với Việt Nam về phía đông và đông nam. Nước này có 443 km bờ biển dọc theo Vịnh Thái Lan.

Đặc điểm địa hình nổi bật là một vùng đồng bằng lớn nằm giữa những ngọn núi thấp bao gồm vùng hồ Tonle Sap (Biển Hồ) và vùng thượng lưu đồng bằng sông Cửu Long. Biển Hồ có diện tích khoảng 2.590 km² trong mùa khô tới khoảng 24.605 km² về mùa mưa. Đây là một đồng bằng đông dân, phù hợp cho cấy lúa nước, tạo thành vùng đất trung tâm Campuchia. Phần lớn (khoảng 75%) diện tích đất nước nằm ở cao độ dưới 100 mét so với mực nước biển, ngoại trừ dãy núi Cardamon (điểm cao nhất là 1.771 m), phần kéo dài theo hướng bắc-nam về phía đông của nó là dãy Voi (cao độ 500-1.000 m) và dốc đá thuộc dãy núi Dangrek (cao độ trung bình 500 m) dọc theo biên giới phía bắc với Thái Lan.

Khí hậu Campuchia cũng giống như khí hậu các nước Đông Nam Á khác, bị chi phối bởi gió mùa. Khí hậu khô và ẩm ướt rõ rệt theo mùa. Nhiệt độ dao động trong khoảng 21 °C - 35 °C. Campuchia có các mùa mưa nhiệt đới: gió tây nam từ Vịnh Thái Lan/Ấn Độ Dương đi vào đất liền theo hướng đông bắc mang theo hơi ẩm tạo thành những cơn mưa từ tháng 5 đến tháng 10, trong đó lượng mưa lớn nhất vào khoảng tháng 9, tháng 10; gió đông bắc thổi theo hướng tây nam về phía biển trong mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3, với thời kỳ ít mưa nhất là tháng 1, tháng 2. Theo Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Quốc tế và Liên hợp quốc, Campuchia được xem là quốc gia dễ bị tổn thương nhất của Đông Nam Á trước ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, cùng với Phillippines. Dân số nông thôn ven biển đặc biệt có nguy cơ cao hơn. Theo Hiệp hội Cải cách Khí hậu Cămpuchia, tình trạng thiếu nước sạch, lũ lụt cực đoan, lở đất, mực nước biển dâng cao và các trận bão có khả năng phá hoại là mối quan tâm đặc biệt.

Campuchia có hai mùa rõ rệt. Mùa mưa, kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, có thể thấy nhiệt độ giảm xuống 22 °C (71,6 °F) và thường có độ ẩm cao. Mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 khi nhiệt độ có thể tăng lên đến 40 °C (104 °F) vào khoảng tháng 4. Lũ lụt trầm trọng xảy ra vào năm 2001 và một lần nữa vào năm 2002, với mức độ ngập lụt gần như mỗi năm.

Campuchia cũng là quốc gia có nhiều loài động vật quý hiếm trên thế giới sinh sống, nổi bật nhất là hổ, voi và bò tót khổng lồ. Rất nhiều loài đang đứng trước hiểm họa diệt chủng do nạn săn trộm và phá rừng.