全州分３个地理区域 北卡罗来纳州的地理位置：沿海平原、皮德蒙克高原和阿巴拉契亚山区。沿海平原占全州面积４５％，大部分地区起伏平缓，排水良好。海滨多沼泽。海岸外有一连串沙洲和岛屿从弗吉尼亚州经过本州伸向南卡罗来纳州，称为“外滩”。并有哈特勒斯、卢考特和菲尔３个海岬伸入大西洋。这一带海域波涛汹涌，暗礁险恶，过去经常发生沉船事故，被形容为“大西洋坟场”。整个外滩平均海拔不到６米，港湾水浅而多淤泥，仅可通行小型船只。外滩与大陆中间有一条近岸水道，从新泽西向南曲折蜿蜒，通至墨西哥湾。莫尔黑德城和威尔明顿的深水良港在对外贸易中占有重要地位。皮德蒙特高原位于本州东部，约占全州面积３８％，是一片连绵起伏、森林覆盖的丘陵。卡托巴河和亚德金河向南流经南卡罗来纳州注入大西洋。两条河上均建有一系列拦河坝和水电站。这一地区是“新南方的最好象征”，现代工业已经大部分取代了传统的农业。从首府罗利到该州最大城市夏洛特的新月形地带上，建立了一连串工业城镇。其中达勒姆、格林斯伯勒和温斯敦萨利姆有“烟草城”之称。罗利一带已成为美国著名的“科研三角”，带动了全州的繁荣。西部山区东西两侧分别以阿巴拉契亚山脉南端的蓝岭和尤纳加两条山脉为界。全区分成若干条相互交叉的山脉和一些较小的高原和盆地；超过１８００米的山峰有４３座，超过１５００米的山峰有８０座。米切尔山高２０３７米，是密西西比河以东的最高点。
西部山区属大陆性气候，东南地区属亚热带气候。生长期沿海为２７５天，山区１７５天。年均气温东部１９℃，中部１６℃，山区１３℃。７、８月多雨，１０、１１月最干燥。平均年降雨量沿海地区１１７～１３７毫米，皮德蒙特高原１１２～１２７毫米，西部山区１００～２００毫米。2003年人口普查，北卡罗莱那州有8,407,248人；目前北卡罗莱那州的种族比例可分为：
70.2% 是白人﹙无西班牙血统﹚
21.6% 非裔美国人
4.7% 是拉美裔人
1.4% 是亚裔美国人
1.2%是印地安原住民
1.3 % 混合的种族
北卡罗莱那州的前五大居民祖先为：非裔美国人﹙21.6%﹚、美国人﹙5%﹚、英国人﹙9.5%﹚、德国人﹙43.9%﹚、爱尔兰人﹙7.7%﹚
该州有6.7%的人口在5岁以下，24.4%的人口在18岁以下，以及12%的人口在65岁以上。女性约占全人口比例51%。宗教上，北卡罗莱那州居民的信仰比例如下。
83% 新教徒﹙Protestant﹚
6% 罗马天主教徒Roman Catholic
2% 其他基督教徒 Other Christian
1% 其他宗教教徒Other Religions
5% 无信仰 Non-Religious
在北卡罗莱那州的新教徒中，前三大派别为：浸礼会Baptist：47%、卫理公会Methodist：13%、长老教会Presbyterian：4%