Oman nằm giữa vĩ tuyến 16° và 28° Bắc, và nằm giữa kinh tuyến 52° và 60° Đông. Một đồng bằng hoang mạc chứa sỏi rộng lớn bao phủ hầu hết miền trung Oman, còn các dãy núi chạy dọc duyên hải miền bắc (Al Hajar) và đông nam (Dhofar)/[25][26] Các thành phố chính của Oman nằm tại duyên hải: Muscat, Sohar và Sur tại miền bắc, và Salalah tại miền nam. Oman có khí hậu nóng và khô tại nội lục và ẩm dọc bờ biển. Trong các kỷ nguyên trước, Oman bị biển bao phủ, bằng chứng là lượng lớn vỏ sò hóa thạch trong các khu vực hoang mạc cách xa đường bờ biển hiện nay.

Bán đảo Musandam là một lãnh thổ tách rời của Oman qua Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất, song có vị trí chiến lược trên eo biển Hormuz.[27] Một loạt đô thị nhỏ được gọi chung là Dibba là cửa ngõ của bán đảo Musandam và các làng chài của Musandam bằng đường biển. Một lãnh thổ tách rời khác của Oman là Madha, nó bị Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất bao quanh vă nằm giữa khoảng cách từ bán đảo Musandam đến lãnh thổ chính của Oman,[27] và thuộc tỉnh Musandam. Bên trong Madha lại có một lãnh thổ tách rời của Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất mang tên Nahwa, thuộc Tiểu vương quốc Sharjah. Hoang mạc trung tâm của Oman có một nguồn thiên thạch quan trọng để nghiên cứu khoa học.[28]

Giống như những nơi khác trong vùng vịnh Ba Tư, Oman nhìn chung có khí hậu nóng vào hàng đầu thế giới, nhiệt độ mùa hè tại Muscat và miền bắc Oman trung bình là từ 30 °C đến 40 °C.[29] Oman có ít mưa, lượng mưa trung bình năm tại Muscat trung bình đạt 100 mm, hầu hết là vào tháng 1. Tại miền nam, dãy Dhofar gần Salalah có khí hậu giống kiểu nhiệt đới và có mưa theo mùa từ cuối tháng 6 đến cuối tháng 9 do có gió mùa từ Ấn Độ Dương, mang lại hơi ẩm mát và sương mù dày đặc.[30] Nhiệt độ mùa hè tại Salalah dao động từ 20 °C đến 30 °C — tương đối mát so với miền bắc Oman.[31]

Các vùng núi có nhiều mưa hơn, lượng mưa hàng năm trên phần cao của dãy Jabal Akhdar hầu như vượt 400 mm.[32] Nhiệt độ thấp tại các vùng núi khiến tuyết rơi vài năm một lần.[33] Một số vùng bờ biển, đặc biệt là gần đảo Masirah, đôi khi không có mưa trong vòng một năm. Khí hậu thường rất nóng, nhiệt độ đạt đỉnh khoảng 50 °C vào mùa nóng từ tháng 5 đến tháng 9.

Cây bụi và đồng cỏ hoang mạc có tại Oman, chúng phổ biến tại miền nam bán đảo Ả Rập, song thực vật thưa thớt tại các cao nguyên nội lục và tại đó phần lớn là các hoang mạc chứa sỏi. Mưa gió mùa nhiều nhất là tại Dhofar và các dãy núi khiến thực vật phát triển um tùm hơn vào mùa hè; dừa mọc nhiều tại các đồng bằng duyên hải của Dhofar và nhũ hương được sản xuất trên các vùng đồi, với nhiều cây trúc đào và các loài keo. Dãy Al Hajar là một vùng sinh thái riêng biệt, các điểm cao nhất tại miền đông bán đảo Ả Rập có các loài hoang dã như dê núi sừng ngắn Ả Rập.

Các loài thú bản địa gồm có báo hoa mai, linh cẩu, cáo, chó sói, thỏ, linh dương và dê. Các loài chim gồm có kền kền, đại bàng, cò, ô tác, gà gô Ả Rập, trảu, ưng và hút mật. Năm 2001, Oman có chín loài thú nguy cấp, năm loài chim nguy cấp, và 19 loài thực vật nguy cấp. Chính quyền thông qua các sắc lệnh nhằm bảo vệ loài nguy cấp như báo Ả Rập, linh dương sừng thẳng Ả Rập, linh dương núi, linh dương bướu giáp, dê núi sừng ngắn Ả Rập, đồi mồi dứa, đồi mồi, và vích. Tuy nhiên, Khu bảo tồn linh dương Ả Rập là điểm đầu tiên từng bị loại khỏi danh sách di sản thế giới UNESCO, do chính phủ quyết định giảm còn 10% diện tích trước đây nhằm thăm dò dầu mỏ.[34] Trong những năm gần đây, Oman trở thành một trong các địa điểm thu hút mới về ngắm cá voi, nổi bật với loài cá voi lưng gù Ả Rập cực kỳ nguy cấp, quần thể cô lập nhất và duy nhất không di cư, cá nhà táng, và cá voi xanh nhỏ.[35]

Hạn hán và lượng mưa hạn chế gây thiếu hụt nguồn cung nước cho Oman. Duy trì cung cấp đầy đủ nước cho nhu cầu nông nghiệp và gia đình là một trong các vấn đề môi trường cấp bách nhất của Oman, do nguồn nước tái tạo hạn chế. 94% lượng nước sẵn có được sử dụng trong nông nghiệp và 2% cho hoạt động công nghiệp, đa số nguồn nước lấy từ nước chôn vùi trong các vùng hoang mạc và nước suối trên các đồi núi. Nước uống có sẵn trên khắp Oman, nằm trong đường ống hoặc phân phát. Đất tại các đồng bằng duyên hải như Salalah có độ mặn cao do khai thác nước ngầm quá độ và nước biển xâm nhập. Ô nhiễm các bãi biển và khu vực duyên hải khác từ các tàu chở dầu xuất hiện khắp eo biển Hormuz và vịnh Oman cũng là một mối lo ngại dai dẳng.[36]