Điện Biên nằm ở rìa phía Tây khu vực Tây Bắc Việt Nam. Điện Biên có tọa độ địa lý từ 20°54’ đến 22°33’ vĩ độ Bắc và từ 102°10' đến 103°36' kinh độ Đông. Điện Biên nằm cách thủ đô Hà Nội 504 km về phía Tây. Điện Biên là tỉnh duy nhất có chung đường biên giới với 2 quốc gia Lào và Trung Quốc[13] dài hơn 400 km: đường biên giới tiếp giáp với Lào là 360 km và đường biên giới tiếp giáp với Trung Quốc là 40,86 km.[4]

Địa hình

Điện Biên có địa hình phức tạp, chủ yếu là đồi núi dốc, hiểm trở và chia cắt mạnh, được cấu tạo bởi những dãy núi chạy dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam với độ cao biến đổi từ 200 m đến hơn 1800 m. Địa hình thấp dần từ Bắc xuống Nam và nghiêng dần từ Tây sang Đông. Ở phía Bắc có các điểm cao 1085 m, 1162 m và 1856 m (thuộc huyện Mường Nhé), cao nhất là đỉnh Pu Đen Đinh (1886 m). Ở phía Tây có các điểm cao 1127 m, 1649 m, 1860 m và dãy điểm cao Mường Phăng kéo xuống Tuần Giáo. Xen lẫn với các dãy núi cao là những thung lũng, sông suối nhỏ hẹp và dốc phân bổ khắp nơi trong cả tỉnh. Trong đó, cánh đồng Mường Thanh được tạo thành từ thung lũng Mường Thanh[14] rộng hơn 150 km², là cánh đồng lớn và nổi tiếng nhất của tỉnh Điện Biên và cả khu vực Tây Bắc.[4]

Địa chất

Điện Biên có lịch sử phát triển địa chất lâu dài và cấu trúc kiến tạo phức tạp. Sau pha ổn định về địa chất kiến tạo tương đối vào thế Pliocen và kỷ Đệ Tứ, địa hình núi phân cách được thiết lập. Do nâng cao các dòng chảy diễn ra quá trình đào xẻ lòng làm cho các thung lũng sông ngày càng sâu với các sườn dốc từ 300 – 400 m và các vách dốc đứng, nhiều thác ghềnh.

Thổ nhưỡng

Đất đai ở Điện Biên phần lớn thuộc nhóm đất đỏ vàng (629.806,26ha), nhóm đất đen[14], cùng với một diện tích lớn đất phù sa (12.622,13 ha) nằm tại vùng thung lũng Mường Thanh,[15]

Các đứt gãy

Điện Biên là nơi giao nhau của một số đứt gãy sâu phân đới: Đứt gãy sông Đà, đứt gãy sông Mã, đứt gãy Điện Biên – Lai Châu và đứt gãy Sơn La.[16] Trong đó đứt gãy Lai Châu – Điện Biên hoạt động tách giãn mạnh, tạo ra sụt lún dạng địa hào và nâng mạnh ở hai bờ đông tây, mật độ dập vỡ vỏ Trái Đất cũng tăng cực đại. Những yếu tố trên đã tạo ra các khu vực trượt lở và lũ bùn đá điển hình, là nguyên nhân gây ra các hiện tượng như lũ lụt, động đất.[16] Các đứt gãy này đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và phân bố khoáng sản ở Điện Biên.[15]

Khoáng sản

Điện Biên có nguồn tài nguyên khoáng sản đa dạng, gồm các loại chính như: nước khoáng, than mỡ, đá vôi, đá đen, đá granit, sắt, chì, kẽm, nhôm, đồng, thủy ngân…. Trong đó, trữ lượng về than, vật liệu sản xuất (xi măng) và nguồn nước khoáng có thể được khai thác với quy mô lớn; còn lại là trữ lượng thấp và nằm rải rác trong tỉnh. Hiện nay có khoảng 83 mỏ, điểm mỏ khoáng sản và biểu hiện khoáng sản ở Điện Biên. Nguồn than mỡ thường phân bố ở khu vực huyện Điện Biên và Điện Biên Đông; khoáng sản thuộc các nhóm vật liệu xây dựng thông thường, chì và kẽm ở huyện Tuần Giáo, Tủa Chùa; sắt, đồng, antimon ở huyện Mường Chà; vàng ở huyện Điện Biên Đông, đá vôi ở huyện Điện Biên.[15]

Khí hậu

Điện Biên có khí hậu nhiệt đới gió mùa núi cao, mùa đông tương đối lạnh và ít mưa; mùa hạ nóng, mưa nhiều với các đặc tính diễn biến thất thường; chịu ảnh hưởng của gió tây khô và nóng. Nét đặc trưng khí hậu ở tỉnh là sự phân hóa đa dạng theo dạng địa hình và theo mùa.

Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 21 °C đến 23 °C, nhiệt độ trung bình thấp nhất thường vào tháng 12 đến tháng 2 năm sau (từ 14 °C đến 18 °C). Các tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất từ tháng 4 đến tháng 9 (25 °C) chỉ xảy ra các khu vực có độ cao thấp hơn 500 m. Nhiệt độ trung bình năm có xu hướng tăng dần qua các thập niên. Lượng mưa hàng năm trung bình từ 1500 mm đến 2500 mm, thường tập trung theo mùa, mùa khô kéo dài từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau. Độ ẩm trung bình hàng năm từ 76 đến 84%. Điện Biên có nhiều nắng, khoảng từ 1820 đến 2035 giờ/năm và từ 115 đến 215 giờ/tháng.[15] Các tháng có giờ nắng thấp là tháng 6 và tháng 7; các tháng có giờ nắng cao thường là các tháng 3, 4, 8 và tháng 9.[4]

Chế độ nhiệt ở Điện Biên phản ánh rõ nét mối quan hệ giữa hoàn lưu khí quyển và điều kiện địa hình. Do vị trí nằm khuất sau dãy núi Hoàng Liên Sơn nên không khí lạnh của khối khí lạnh di chuyển đến đây phải đi theo thung lũng sông Đà ngược lên, trên đường di chuyển khối khí này bớt lạnh đi, vì vậy chế độ nhiệt mùa đông của Điện Biên ấm và khô hơn so với Đông Bắc. Tuy nhiên do địa hình tương đối kín nên mỗi khi có đợt lạnh tràn về với cường độ mạnh thì không khí lạnh được giữ lại khá lâu, tạo nên đợt lạnh kéo dài nhiều ngày.[17]

Nhiệt độ thấp kỷ lục ở Điện Biên là -4.2 °C[18] vào 6 giờ sáng ngày 25 tháng 1 năm 2016 (trạm Pha Đin[19])

Thủy văn

Nguồn nước ở Điện Biên rất phong phú với ba hệ thống sông lớn đi qua tỉnh là hệ thống sông Hồng (sông Đà), sông Mã và sông Mê Công.[21] Sông ngòi trong tỉnh thường có độ dốc lớn, nhiều thác ghềnh – đặc biệt là các sông thuộc hệ thống sông Đà và sông Nậm Rốm – nên có tiềm năng phát triển thủy điện. Chất lượng nước tương đối cao, ít bị ô nhiễm.[14]

Sông Đà ở Điện Biên có năm phụ lưu chính là Nậm Ma (dòng chính dài 63 km), Nậm Bum (dòng chính dài 36 km), Nậm Pồ (dòng chính dài 103 km), Nậm Mức (dòng chính dài 86 km) và Nậm Muôi (dòng chính dài 50 km). Tổng diện tích các lưu vực khoảng 5300 km², chiếm 55% diện tích tự nhiên của tỉnh. Sông Đà chảy qua huyện Mường Nhé, Mường Chà, Tủa Chùa, Tuần Giáo và thị xã Mường Lay.[4][15]

Đối với sông Mã thì có hai phụ lưu chính là sông Nậm Húa (dòng chính dài 62,5 km) và suối Lư (dòng chính dài 39 km). Tổng diện tích các lưu vực 2550 km² và là hệ thống sông lớn thứ hai của tỉnh.[4][15]

Trong khi đó, hệ thống sông Mê Kông có diện tích lưu vực ít hơn là 1650 km² với hai nhánh chính là sông Nậm Rốm và Nậm Núa. Sông Nậm Rốm bắt nguồn từ huyện Điện Biên qua thành phố Điện Biên Phủ đến Pa Thơm (huyện Điện Biên) rồi chảy sang Lào. Sông Nậm Núa bắt nguồn từ Mường Nhà chảy theo hướng từ nam sang bắc, sau đó chuyển sang hướng từ đông sang tây và gặp sông Nậm Rốm ở Điện Biên Phủ rồi chảy sang Lào.[4]

Toàn tỉnh có hơn 10 hồ và hơn 1000 sông, suối lớn nhỏ phân bố tương đối đồng đều, đáng chú ý là hồ Pá Khoang, suối khoáng nóng Hua Pe và suối khoáng nóng Uva. Nguồn nước ngầm của tỉnh được tập trung chủ yếu ở các thung lũng lớn như huyện Điện Biên, Tuần Giáo, Tủa Chùa. Dù có trữ lượng nước ngầm khá lớn nhưng hiện nay mới chỉ thực hiện một số mũi khoan thử nghiệm, chưa đi vào khai thác.[4]