Phía Đông giáp tỉnh Hà Giang, phía Nam giáp tỉnh Yên Bái, phía Tây giáp tỉnh Lai Châu, phía Bắc giáp tỉnh Vân Nam - Trung Quốc với 203 km đường biên giới.
Địa hình: Địa hình Lào Cai rất phức tạp, phân tầng độ cao lớn, mức độ chia cắt mạnh. Hai dãy núi chính là dãy Hoàng Liên Sơn và dãy Con Voi cùng có hướng Tây Bắc - Đông Nam nằm về phía đông và phía tây tạo ra các vùng đất thấp, trung bình giữa hai dãy núi này và một vùng về phía tây dãy Hoàng Liên Sơn. Ngoài ra còn rất nhiều núi nhỏ hơn phân bố đa dạng, chia cắt tạo ra những tiểu vùng khí hậu khác nhau.
Do địa hình chia cắt nên phân đai cao thấp khá rõ ràng, trong đó độ cao từ 300m - 1.000m chiếm phần lớn diện tích toàn tỉnh. Điểm cao nhất là đỉnh núi Phan Xi Păng trên dãy Hoàng Liên Sơn có độ cao 3.143m so với mặt nước biển, Tả Giàng Phình: 3.090m.
Dải đất dọc theo sông Hồng và sông Chảy gồm thành phố Lào Cai - Cam Đường - Bảo Thắng - Bảo Yên và phần phía đông huyện Văn Bàn thuộc các đai độ cao thấp hơn (điểm thấp nhất là 80 m thuộc địa phận huyện Bảo Thắng), địa hình ít hiểm trở hơn, có nhiều vùng đất đồi thoải, thung lũng, là địa bàn thuận lợi cho sản xuất nông lâm nghiệp hoặc xây dựng, phát triển cơ sở hạ tầng.
Khí hậu: Lào Cai có khí hậu nhiệt đới gió mùa, song do nằm sâu trong lục địa bị chia phối bởi yếu tố địa hình phức tạp nên diễn biến thời tiết có phần thay đổi, khác biệt theo thời gian và không gian. Đột biến về nhiệt độ thường xuất hiện ở dạng nhiệt độ chênh lệch trong ngày lên cao hoặc xuống thấp quá (vùng Sa Pa có nhiều ngày nhiệt độ xuống dưới 0⁰C và có băng hoặc tuyết rơi).
Khí hậu Lào Cai chia làm hai mùa: mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 10, mùa khô bắt đầu từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Nhiệt độ trung bình nằm ở vùng cao từ 15⁰C - 20⁰C (riêng Sa Pa từ 14⁰C – 16⁰C và không có tháng nào lên quá 20⁰C), lượng mưa trung bình từ 1.800mm - >2.000mm. Nhiệt độ trung bình nằm ở vùng thấp từ  23⁰C – 29⁰C, lượng mưa trung bình từ 1.400mm - 1.700mm.
Sương: Sương mù thường xuất hiện phổ biến trên toàn tỉnh, có nơi ở mức độ rất dày. Trong các đợt rét đậm, ở những vùng núi cao và các thung lũng kín gió còn xuất hiện sương muối, mỗi đợt kéo dài 2 - 3 ngày.
Khí hậu Lào Cai rất thích hợp với các loại cây ôn đới, vì vậy Lào Cai có lợi thế phát triển các đặc sản xứ lạnh mà các vùng khác không có được như: hoa, quả, thảo dược và cá nước lạnh.
Thổ nhưỡng: Đất có độ phì cao, màu mỡ, đa dạng bao gồm 10 nhóm, 30 loại đất, phù hợp với nhiều loại cây trồng khác nhau.