Le département de la Charente a été découpé selon des critères géographiques: le bassin supérieur et moyen du fleuve éponyme qui le traverse. Il fait géologiquement partie du Bassin aquitain, et une petite partie nord-est appartient au Massif central.
Situation Les coordonnées géographiques Situé dans l'hémisphère Nord, dans les latitudes tempérées et à cheval sur le méridien de Greenwich, les coordonnées géographiques du département de la Charente correspondent à la latitude et à la longitude .
Le département de la Charente est traversé dans sa partie septentrionale par le 46e parallèle Nord par lequel une dizaine de communes sont traverséesD'est en ouest, il s'agit des communes de Saint-Christophe, Lesterps, Confolens, Vieux-Ruffec, Nanteuil-en-Vallée, Barro, Raix, Villefagnan, Brettes et Longré dont la petite commune de Barro, au sud de Ruffec, est celle qui y est la plus proche étant située sur le , de même Confolens est la ville de Charente qui s'y aligne le plus, étant située sur le .
La commune la plus septentrionale du département de la Charente est Abzac dont les coordonnées de la commune se trouvent à la latitude .
À l'opposé, la commune la plus méridionale de la Charente est Médillac dont la latitude est .
La commune la plus orientale du département de la Charente est Brigueuil dont les coordonnées de sa longitude sont .
Enfin, la commune la plus occidentale de la Charente et qui est en même temps à l'ouest du méridien de Greenwich est Ars, dont la longitude est .
Le département de la Charente a la particularité géographique d'être traversé du nord au sud par le méridien de Greenwich et le chevauche d'est en ouestà la différence du département voisin de la Charente-Maritime où toutes les communes sont situées à l'ouest du méridien, Roullet-Saint-Estèphe est la ville de Charente qui en est la plus proche, côté Est, étant située à du méridien tandis que Châteauneuf-sur-Charente est la ville la plus proche, côté Ouest, étant située à du méridien.
La commune du département de la Charente qui est la plus alignée sur le méridien de Greenwich, côté Est, est Rioux-Martin dont la longitude est et l'autre commune, à l'Ouest du méridien, est Yviers, dont la longitude est .
L'intersection du parallèle nord et du méridien de Greenwich se trouve sur le territoire de la commune de Longré, dans le nord-ouest du département.
Selon les données de l'IGN, le centre géographique du département de la Charente est la commune de Champniers, à l'est d'Angoulême= IGN - Centre géographique de la Charente.
Données de la situation géographique du département
Le département de la Charente est centré sur son fleuve éponyme auquel il lui doit son nom, où ce dernier naît sur les plateaux granitiques du Limousin et se dirige vers l'ouest en direction de la Charente-Maritime.
Le territoire départemental est limitrophe à l'ouest de la Charente-Maritime avec lequel il partage la plus longue délimitation administrative; au sud, il confine avec la Dordogne; au nord, il jouxte les Deux-Sèvres et la Vienne tandis qu'à l'est, il est au contact de la Haute-Vienne. Tout le département de la Charente, ainsi que tous ceux avec lesquels il confine, appartiennent à la région Nouvelle-Aquitaine. Il appartenait à l'ancienne région Poitou-Charentes entre 1956 et 2015.
Les limites du département de la Charente coïncident avec celles des bassins supérieur et moyen du fleuve Charente, ce qui lui fait englober des régions géographiquement et géologiquement différentes qui sont d'amont en aval, la Charente limousine, l'Angoumois, puis la Saintonge.
Les principales villes du département sont bâties dans des boucles du fleuve : Mansle, Angoulême et son péri-urbain Saint-Yrieix-sur-Charente, Gond-Pontouvre, Fléac, La Couronne, puis en aval Châteauneuf-sur-Charente, Jarnac et Cognac. Les gros bourgs ruraux de Montbron et de La Rochefoucauld sont bordés par la Tardoire, celui de Saint-Claud par le Son et celui d'Aigre par l'Aume. Ainsi, sur les 19 cantons actuels du département de la Charente, 10 "chefs-lieux de canton" sont bordés par le fleuve ou un de ses affluents, savoir d'amont en aval Chasseneuil-sur-Bonnieure, Vars, Linars, Angoulême, Gond-Pontouvre, La Rochefoucauld-en-Angoumois, Ruelle-sur-Touvre, La Couronne, Jarnac et CognacJuste avant la dernière réforme du découpage cantonal de 2015 et avant ses dernières modifications, sur 21 chefs-lieux de canton que comptait le département, 14 étaient sur le fleuve ou ses affluents.
Géologie Si l'est du département appartient au Massif central (plateau du Limousin), relique de la chaîne hercynienne, la majorité de la Charente se trouve dans le Bassin aquitain, constitué de roches sédimentaires d'origine marine.
C'est d'ailleurs à l'extrémité orientale, que se trouve le point culminant du département avec le site de Montrollet qui atteint 368 mètres d'altitude.
Régions naturelles Le département regroupe 7 régions naturelles : le pays d'Angoumois la Charente limousine le Cognaçais le pays d'Horte et Tardoire le Montmorélien le Petit Angoumois le Ruffécois
Hydrographie Le département de la Charente est majoritairement dans la zone de gestion de l'agence de bassin Adour-Garonne, qu'il s'agisse de la Charente et de ses affluents, ou au sud d'une petite partie du bassin de l'Isle et de la Dronne. Au nord-est du département, près de Confolens, la Vienne dépend de l'agence de bassin Loire-Bretagne.
Eaux superficielles thumb| crue de la Charente en mars 2007 près de Cognac Le régime des cours d'eau est de type pluvial avec des hautes eaux l'hiver et de basses eaux l'été. Lors des crues la montée de l'eau est progressive, elle débute en amont et se poursuit vers l'aval selon une chronologie bien connue. Les terres inondées le sont de façon habituelle et prolongée, des routes sont coupées et les quais d'Angoulême et Cognac fermés à la circulation.
Les cours d'eau ont un écoulement permanent car même en période d'étiage, ils bénéficient d'apports de nappes liées présentes dans les terrains sédimentaires. Mais des prélèvements trop importants par rapport à la ressource ont amené des assecs sévères, cumulé en 1990 ce qui a amené la mise en place d'un plan de gestion des prélèvements avec gestion volumétrique pour les irrigants et des aménagements ou réaménagements des ouvrages sur les cours d'eauAtlas et données sur l'eau, Comité de bassin Adour-Garonne, 1997.
Lacs Les lacs de Haute-Charente, ont été créés par deux barrages, le barrages du Mas Chaban et le barrage de Lavaud construits en 1989 et 1990. Le lac de Lavaud est situé sur la Charente. Le lac du Mas-Chaban situé à à l'ouest est sur la Moulde, à en amont de la confluence Charente/Moulde sur les communes de Lésignac-Durand et Massignac. Ils occupent 400 hectares et ont pour but de soutenir l'étiage du fleuve durant l'été.
Charente et affluents
thumb|la Charente à Vibrac Jusqu'à Mansle la pente de la Charente est forte et les méandres de court rayon.
En Angoumois puis en Saintonge la pente de la Charente est faible et régulière et le fleuve marque de très larges méandres. La Charente et ses affluents traversent en Angoumois des plateaux calcaires fissurés générateurs de gouffres et de résurgences et sur le reste de son bassin versant des terrains imperméables mais aussi des calcaires qui une fois gorgés d'eau se comportent comme des terrains imperméables.
Ses affluents sont de plusieurs types : Tardoire, Bandiat, Bonnieure qui disparaissent en partie dans des crevasses et alimentent le karst lequel est garant d'un débit d'étiage minimum ; la Touvre, née de la deuxième plus importante résurgence de France, les sources de la Touvre ; l'Aume, la Soloire, l'Antenne et le Né, affluents qui coulent sur terrain imperméable et grossissent aux moindres pluies.
Les crues sont habituelles, et l'eau commence par recouvrir les zones de marais et les prairies qui bordent la Charente et ses affluents. Ce sont les zones normales d'expansion du fleuve. Quand l'eau monte plus, environ tous les 20 ans a lieu la vraie crue avec routes coupées, bas quartiers d'Angoulême, Jarnac et Cognac inondés et 1904 ou en 1982, de Châteauneuf-sur-Charente à l'embouchure, et les prés ne forment qu'un immense lac.
D'Angoulême à Saintes de nombreux ouvrages, écluses, canaux, barrages, rendent le fleuve navigable, maintenant uniquement pour la plaisance.
Autres rivières La Vienne qui coule vers l'ouest depuis Saint-Junien, passe à Chabanais et à Exideuil et au moment où elle va confluer avec la Charente vire plein nord, passe à Confolens et quitte la Charente pour la Vienne et plus tard rejoint la Loire ; La Dronne qui vient du massif central et arrive en Charente un peu avant Aubeterre-sur-Dronne. Elle a déjà reçu les eaux de la Lizonne au cours plein sud depuis Villebois-Lavalette. Elle reçoit les eaux de la Tude, et après avoir plus ou moins servi de limite départementale, quitte la Charente à son extrême sud puis se jette dans l'Isle, affluent de la Dordogne. Sa vallée est classée Natura 2000.
Étangs et marais Les étangs sont extrêmement nombreux et disséminés. L'imperméabilité transforme toutes les anciennes carrières d'argile et autres excavations après extraction, mais aussi les sablière du Sud-Charente en plans d'eau et étangs de pêche. Certains de ces étangs sont des ZNIEFF où sont effectués des comptages d'oiseaux (étangs d'Orlut sur Cherves-Richemont par exemple).
Les zones de marais étaient nombreuses dans l'ouest du département (comme l'attestent les toponymes « pallud »). Il s'agissait des vallées du Né et de l'Antenne et de zones inondables transformées en étang autour du Fossé du Roy ainsi que d'une vaste zone dans le secteur de Gensac-la-Pallue (à la Pallue, il y a deux marais, de Rulle et Grand marais et une rivière naît d'une source dans les marais). Actuellement on étudie la faisabilité de rendre à ces marais leur rôle de zones d'expansion du fleuve Charente et ainsi de diminuer l'impact des inondations dans les zones bâties.
Eaux profondes L'est de la Charente limousine est un socle cristallin bordé par une zone aquifère calcaréo-dolomitique du Jurassique inférieur nord-sud assez étroite. Puis, plus à l'ouest, s'étend un aquifère calcaire du Jurassique moyen et à l'ouest du département deux aquifères dans les formations marno-calcaires du Jurassique supérieur et plus au sud du Santonien et Campanien, bordé à son nord-est par du Turonien et Coniacien et au sud d'un aquifère détritique du Tertiaire.
Ainsi en allant de l'est vers le sud-ouest, on trouve des nappes captives, semi-captives puis des nappes libres, le plus souvent des nappes alluviales en relation avec un cours d'eau dont une des plus importantes est celle de l'Ile Marteau qui alimente Cognac et sa périphérie en eau potable.
Le Karst de La Rochefoucauld s'étend sur plus de . Le cheminement souterrain de l'eau a créé des gouffres et des dépressions nommées fosses (Fosse Mobile, Fosse Limousine, Grande Fosse). Il a une très grande capacité de stockage et il est alimenté en particulier par les eaux du Bandiat et de la Tardoire qui y disparaissent en presque totalité et par la Bonnieure. Ces eaux forment des rivières souterraines et des résurgences contigües : le Bouillant, le Dormant, la Font de Lussac et la Lèche qui constituent les sources de la Touvre (deuxième plus importante résurgence française). Elle résulte de la faille de l'Échelle où une épaisseur de de marnes du Kimméridgien inférieur imperméable barre la route à l'écoulement souterrain des eaux et les oblige à remonter à la surface. L'Échelle se jette elle aussi dans la source. L'alimentation de la ville d'Angoulême se fait sur le karst de la Rochefoucauld au niveau du Bouillant. Ce réseau comprend en plus du niveau actif que sont les rivières souterraines, des réseaux fossiles et des réseaux demi-actifs, les fosses d'effondrement et les cavités fossiles comme les grottes du Quéroy.