Cao nguyên Xiangkhoang nằm ở giữa dãy núi Luang Prabang và dãy núi Trường Sơn, ngăn cách Thái Lan và Việt Nam.[1] Cao nguyên chủ yếu do sa thạch và đá vôi tạo thành, cao từ 2.000 đến 2.800 mét. Chúng đã bị phá rừng nghiêm trọng. Phou Bia là đỉnh núi cao nhất của Lào, nằm ở phía nam tỉnh Xiangkhoang. Chiều cao của khu vực cao nguyên có đạt đến 1.000 mét,[2] sông chủ yếu trong địa phận có sông Nam Ngum, sông Nam Ngiep ở phía nam, sông Nam Khan ở phía bắc, tất cả đều là chi lưu của sông Mê Kông[3]. Huyện chính của khu vực này là Phonsavan - thủ phủ của tỉnh Xiangkhuang.

Cao nguyên có chiều nam-bắc rộng 40 kilômét, chiều đông-tây dài 50 kilômét, chung quanh có các sống núi cao trên 2.000 mét, phía nam có 5 đỉnh núi cao hơn 2.500 mét, trong đó Phou Bia là đỉnh núi cao nhất của Lào, cao 2.819 mét so với mặt nước biển. Có một loạt bồn địa sơn gian như cánh đồng Chum, đồng bằng Ban Napia và thung lũng Khangkhai. Khoáng sản có sắt, chì, kẽm, đồng, antimon, lưu huỳnh,... Khí hậu mát lạnh dễ chịu, có rừng thông rộng lớn, bãi cỏ bao la, có thể phát triển chăn nuôi gia súc.[4]

Khối cao địa ở trung-bắc bộ Lào có kết cấu địa chất phức tạp, bị khe suối cắt xé. Là bộ phận nối dài về phía tây của đoạn phía bắc dãy núi Trường Sơn. Trên các ngọn đồi đá vôi và sa thạch của cao nguyên vốn dĩ là rừng mưa gió mùa nhiệt đới, do người H'mông và người Lao Theung thực thi nông nghiệp du canh du cư, giờ chỉ còn lại những cây sồi và cây thông nằm rải rác ven sông.