Armutlu Yarımadası’nın kuzey kıyısı ile Samanlı Dağları’nın kuzey eteklerine kurulmuş olan Yalova, Türkiye’nin Kuzeybatısında ve Marmara Bölgesi’nin güneydoğu kesiminde yer almaktadır. Kuzeyinde ve batısında Marmara Denizi, doğusunda Kocaeli, güneyinde Bursa ile Gemlik Körfezi yer almaktadır. İlin denizden yüksekliği 2 metre, ve yüzölçümü 847 km2’dir. Yalova ilinin kıyıları girintili ve çıkıntılı bir özellik göstermez. Sahil şeridi dar olmakla birlikte, doğal plaj özellikleri göstermektedir. Yalova, doğu kıyılarındaki düzlükler dışında dağlık bir araziye sahiptir. Bölgenin güneyi; batıdan doğuya doğru İzmit-Sapanca arasında Kocaeli Sıradağları ile birleşen Samanlı Dağları’yla kaplanmış durumdadır ve ilin başlıca dağları da Samanlı Dağları’dır. Bu dağlar Yalova’nın güneyinde bulunmaktadır. Birçok tepenin bulunduğu bu dağlık arazide Samanlı Dağları’nın en yüksek noktası Beşpınar Tepesi’dir. (926 m) Armutlu, Taz Dağı’nın (867 m) batıya doğru devam eden eteklerinde kurulmuştur.
İlin en önemli yaylası, Kocadere ve Teşvikiye beldelerinin güneyinde yer alan Delmece Yaylası’dır. Bu yayla çam ormanlarıyla geniş bir alanı kaplamaktadır. Yalova ili verimli ve bereketli ovalara sahiptir. Ovalar, akarsular boyunca uzanmakta ve kıyıdan 1–2 km içeriye doğru sokulmaktadır. Çınarcık, Gökçedere, Kirazlı, Kılıç ve Taşköprü ile deniz arasında birbirinden alçak tepeciklerle ayrılan büyüklü-küçüklü ovalar oluşmuştur. Bunlardan başlıcaları; Kocadere Ovası, Liman Ovası, Samanlı-Kadıköy Ovaları, Kazımiye Ovası ve Taşköprü Ovası’dır.
Yalova ilinin iklimi, makro-klima tipi olarak, Akdeniz ve Karadeniz iklimleri arasında bir geçiş niteliği taşır. Kimi dönemlerde de karasal iklim özelliklerini yansıtmaktadır. İlde yazlar kurak ve sıcak, kışlar ılık ve bol yağışlıdır. 30 yıllık rasat bilgilerine göre, Yalova’da yıllık ortalama sıcaklık 14,6 °C'dir. En soğuk ay ortalama sıcaklığı 6,5 °C, en sıcak ay ortalama sıcaklığı 23,7 °C, yıllık ortalama yağış miktarı da 727,5 mm’dir. Kar yağışlı günlerin ortalama sayısı, 10,6, karla örtülü günlerin ortalama sayısı da 5,2’dir. İlde deniz suyu sıcaklığı, en yüksek olduğu Ağustos ayında 22,9 °C, en düşük olduğu Şubat ayında da 7,4 °C'dir.