県東部の横浜市、川崎市は、都市化・工業化が進んでおり、東京湾に面した京浜工業地帯の一角を形成する。県西部は緑豊かな丹沢山地から箱根山、小田原市が続き、県中央部は相模川が相模原市、厚木市などの平野部を流れて平塚市から相模湾に注ぐ。県南東部は、平野部の藤沢市に並ぶ鎌倉市から三浦丘陵が始まり、戦前からの軍港都市・横須賀市がある三浦半島に続く。
県域は、古くは相模国の中心である相模湾沿岸部と相模川流域部が栄えた。川崎市と横浜市の大部分を占める武蔵国の領域は、古東海道（矢倉沢往還）沿いと東京湾沿岸を中心に小規模な農漁村が形成された。古代には平塚市付近に国府が置かれたと推定され、大磯町には高句麗（朝鮮半島北部から満州に至る古代国家）からの渡来人居住地が置かれた。平安時代から武士団の活動が活発化し、鎌倉時代には鎌倉に幕府が置かれた。戦国時代には北条氏（後北条氏）の拠点である小田原が隆盛を誇った。江戸時代には幕府の置かれた江戸への交通路として東海道が整備され、東京湾沿岸部の開発が進んだ。県域には幕府直轄の代官支配地と旗本・御家人の所領が多く配され、大名領は規模の小さい3藩（小田原の小田原藩、厚木の荻野山中藩、横浜・金沢の六浦藩）のみである。幕末には横浜港が開港され、明治時代に入ると東京湾沿岸部を中心として発展した。戦前・戦後を通じて、東京一極集中に伴うベッドタウン化などにより人口も増加したため、県内には過疎市町村がない（同様の例は他に大阪府のみ）。