Nằm ở miền bắc Armenia, Lori rộng 3.789 kilômét vuông (1.463 dặm vuông Anh) (12,7% tổng diện tích Armenia). Nó giáp Tavush về phía đông, Kotayk về phía đông giáp, Aragatsotn về phía tây nam và Shirak về phía tây. Lori có biên giới quốc gia với vùng Kvemo Kartli của Gruzia.

Về lịch sử, địa phận tỉnh Lori ngày nay gắn với vùng Tashir, Boghnopor và Dzorapor thuộc tỉnh Gugark Armenia cổ đại.

Địa bàn Lori lắm núi non, với các dãy Javakheti, Bazum, Pambak, Gugark, Halab và Somkheti. Điểm cao nhất là đỉnh núi Achkasar trong dãy Javakheti với độ cao 3196 m. Điểm thập nhất đạt 380 m, tại thung lũng Debed mạn đông bắc tỉnh.[5]

Sông chính chảy qua là sông Debed cùng các phụ lưu Dzoraget, Pambak và Martsaget.

Khí hậu nổi bật với mùa đông rất lạnh, tuyết rơi và mùa hè dịu. Lượng tuyết rơi hàng năm là 600 và 700 mm (24 và 28 in).