令制国では土佐国にあたる。県庁所在地の高知市は土佐国の土佐郡に属していた。
日本最後の清流といわれる四万十川（しまんとがわ）のほか、水辺利用率全国一の仁淀川、物部川、安田川など四国山地に源を発する清流が多く流れる。また、室戸岬・足摺岬・龍河洞・四国カルストなど多くの自然系観光資源を有する。近年は輸入野菜や徳島県や宮崎県などに押されがちであるが、ピーマンやなすをはじめとする野菜類の促成栽培でも有名で、県中央部の沿岸部（土佐市～芸西村付近）ではビニールハウスが多く建てられている。山地率は89％にも及び、全国平均の54％と比べてもその険しさがよく分かる。地質的には四万十帯と呼ばれる堆積岩が多い地域で、土砂災害がきわめて多い。その一方、県西部を流れる四万十川、石鎚山から土佐湾に南下する仁淀川、県北部から徳島県へと流れる吉野川など水量豊富な河川が多くあり、近年はカヌーでの川下りをする人が増えてきている。
高知県沖の太平洋を黒潮が流れており、冬の朝などは海面から湯気が立っているのが見える。気候は温暖多雨で台風の襲来も多く、1951年以降の台風上陸数は鹿児島県に次いで2番目に多い。太平洋に突き出た足摺岬、室戸岬は強風で知られる。