Tây Úc được giới hạn đến kinh tuyến 129°Đ, kinh tuyến này xác định biên giới của bang với Nam Úc và Lãnh thổ phương Bắc, Ấn Độ Dương bao quanh phần phía tây và phía bắc của bang. Tổ chức Thủy văn học Quốc tế (IHO) xác định vùng nước nằm tại phía nam của lục địa Úc là bộ phận của Ấn Độ Dương; song tại Úc khu vực này được công bố chính thức là Nam Đại Dương.[b][9]

Tổng chiều dài biên giới phía đông của bang là 1.862 km (1.157 dặm).[10] Bang có đường bờ biển dài 20.781 km (12.913 dặm), trong đó có 7.892 km (4.904 dặm) đường bờ biển của các đảo.[11] Tổng diện tích đất liền của Tây Úc là 2,5 triệu km2.[12]

Khu vực duyên hải tây nam của Tây Úc có một khí hậu Địa Trung Hải. Khu vực nguyên có rừng rậm bao phủ, với những khu rừng karri, một trong những loài cây cao nhất thế giới.[13] Khu vực nông nghiệp này nằm trong số 9 môi trường sống trên cạn đa dạng nhất về snh học, với một tỷ lệ cao hơn về các loài đặc hữu so với hầu hết khu vực tương đương khác. Nhờ hải lưu Leeuwin ngoài khơi, khu vực này nằm trong sáu khu vực hàng đầu về đa dạng sinh học hải dương và có hầu hết các rạn san hô phương nam trên thế giới.

Lượng mưa trung bình năm dao động từ 300 mm tại rìa của khu vực Wheatbelt đến 1.400 mm tại các khu vực mưa nhiều hơn gần Northcliffe, tuy nhiên từ tháng 11 đến tháng 3, lượng nước bay hơi vượt quá lượng mưa, và thường là rất khô. Thực vật thích nghi với tình trạng này cũng như tình trạng rất nghèo dinh dưỡng của toàn bộ các loại đất.

Hai phần ba diện tích thuộc trung tâm của bang là khu vực khô hạn và cư dân thưa thớt. Hoạt động kinh tế quan trọng duy nhất là khai mỏ. Lượng mưa trung bình năm là dưới 300 mm, hầu hết bắt nguồn từ các cơn mưa lớn có liên quan đến xoáy thuận vào mùa hè.[14]

Các khu vực phía bắc có khí hậu nhiệt đới, Kimberley có nhiệt độ rất nóng theo gió mùa với lượng mưa trung bình năm dao động từ 500-1.500 mm, song có một mùa hầu như không mưa kéo dài từ tháng 4 đến tháng 11. 85% dòng chảy mặt là tại Kimberley, song do nó diễn ra trong các trận lụt mãnh liệt và do không vượt qua được lớp đất nghèo dinh dưỡng thường nông, sự phát triển chỉ diễn ra dọc sông Ord.

Tuyết hiếm khi xuất hiện trong bang và thường chỉ xảy ra tại Dãy núi Stirling gần Albany, do đây là dãy núi duy nhất nằm đủ xa về phía nam và đủ cao. Tuyết rất hiếm khi rơi tại dãy núi Porongurup nằm gần đó. Ngoài các khu vực này, việc tuyết rơi là một sự kiện lớn. Tuyết rơi với quy mô lớn nhất ở vùng thấp diễn ra vào ngày 26 tháng 6 năm 1956 khi tuyết được tường thuật là rơi tại Perth Hills, xa về phía bắc đến Wongan Hills và xa về phía đông đến Salmon Gums. Tuy nhiên, ngay cả khi tuyết rơi trên dãy Stirling thì cũng hiếm khi vượt quá 5 cm (2 in) và hiếm khi tồn tại hơn một ngày.[15]

Nhiệt độ tối đa từng quan sát được là 50,5 °C, ghi nhận tại trạm Mardie vào ngày 19 tháng 2 năm 1998. Nhiệt độ thấp nhất từng quan sát được là −7,2 °C, tại đài thiên văn Eyre Bird vào ngày 17 tháng 8 năm 2008.[16]

Tây Úc là nơi cư trú của khoảng 540 loài chim (tùy theo phân loài). Trong đó bang có khoảng 15 loài đặc hữu. Khu vực tốt nhất cho chim là góc tây nam của bang và khu vực quanh Broome và Kimberley.

Tây Úc có 9.437 loài thực vật có mạch bản địa được công bố thuộc 1.543 chi trong 226 họ; còn có 1171 loài ngoại lai bản địa hóa hoặc loài xâm lấn, thường bị gọi là cỏ dại.[17] Khu vực tây nam của bang là một trong những nơi có nhiều loài thực vật nhất trên thế giới.

Các khu vực sinh thái tại Tây Úc: các hẻm núi sa thạch của Kimberley trên duyên hải phía bắc và bên dưới là các khu vực đất đồng cỏ khô hoặc bán hoang mạc. Tại duyên hải phía nam là xavan Tây Nam Úc và đồng bằng duyên hải Swan nằm quanh Perth, tiếp đến là khu vực Warren tại góc tây nam của bang, có khu vực phát triển rượu vang sông Margaret. Đi về phía đông dọc duyên hải Nam Đại Dương là khu vực Goldfields-Esperance, có các thảo nguyên Esperance và thảo nguyên Coolgardie.