Geograficznie Azerbejdżan znajduje się w regionie Kaukazu Południowego w Eurazji, pomiędzy Azją Zachodnią i Europą Wschodnią. Leży między 38° a 42° szerokości geograficznej północnej i 44° i 51° długości geograficznej wschodniej. Całkowita długość granic lądowych Azerbejdżanu wynosi 2648 km, z czego 1007 kilometrów z Armenią, 756 kilometrów z Iranem, 480 kilometrów z Gruzją, 390 km z Rosją i 15 km z Turcją. Linia brzegowa rozciąga się na 800 km, a długość najszerszego obszaru azerbejdżańskiego odcinka Morza Kaspijskiego wynosi 456 km. Terytorium Azerbejdżanu rozciąga się 400 km z północy na południe i 500 km z zachodu na wschód.
Dominują trzy cechy fizyczne Azerbejdżanu: Morze Kaspijskie, którego linia brzegowa tworzy naturalną granicę na wschodzie; pasmo górskie Wielkiego Kaukazu na północy; i rozległe równiny w centrum kraju. Istnieją również trzy pasma górskie, Kaukaz Wielki i Mały oraz Góry Talysh, obejmujące łącznie około 40% powierzchni kraju. Najwyższym szczytem Azerbejdżanu jest Bazardüzü (4466 m), a najniższy punkt leży nad Morzem Kaspijskim (−28 m). Prawie połowa wszystkich wulkanów błotnych na Ziemi koncentruje się w Azerbejdżanie, te wulkany znalazły się również wśród nominowanych do New7Wonders of Nature.