Với diện tích 488.100 km²(188.457 mi²), Turkmenistan là nước lớn thứ 52 trên thế giới. Nước này hơi nhỏ hơn Tây Ban Nha, và hơi lớn hơn bang California của Hoa Kỳ.

Hơn 80% lãnh thổ là Sa mạc Karakum. Vùng trung tâm đất nước chủ yếu là Vùng lún Turan và Sa mạc Karakum. Dãy Kopet Dag, dọc theo biên giới phía tây nam, cao tới 2.912 mét (9.553 ft). Núi Balkan Turkmen ở cực tây và Dãy Kugitang ở cực đông là những điểm cao đáng chú ý duy nhất. Những con sông gồm Amu Darya, Murghab, và Hari Rud.

Khí hậu chủ yếu khô cằn với sa mạc cận xích đạo, lượng mưa ít. Mùa đông khô và không khắc nghiệt, hầu hết lượng mưa hàng năm xảy ra trong giai đoạn tháng 1 và tháng 5. Vùng có lượng mưa lớn nhất nước là dãy Kopet Dag.

Bờ Biển Caspian của Turkmenistan dài 1768 km. Biển Caspian hoàn toàn nằm kín trong lục địa, không thông với đại dương.

Các thành phố lớn gồm Ashgabat, Türkmenbaşy (trước kia là Krasnovodsk) và Daşoguz.