山东省地处中国东部、黄河下游，是中国主要沿海省市之一。位于北半球中纬度地带。陆地南北最长约420公里，东西最宽约700余公里，陆地总面积15.67万平方公里，约占全国总面积的1.6%，居全国第十九位。境域东临海洋，西接大陆。水平地形分为半岛和内陆两部分，东部的山东半岛突出于黄海、渤海之间，隔渤海海峡与辽东半岛遥遥相对，庙岛群岛（又称长山列岛）屹立在渤海海峡，是渤海与黄海的分界处，扼海峡咽喉，成为拱卫首都北京的重要海防门户。西部内陆部分自北而南依次与河北、河南、安徽、江苏4省接壤。
山东地处中国大陆东部的南北交通要道，京杭大运河和京沪铁路、京九铁路纵贯南北，穿越境域西部，沟通了本省与沿海和内陆诸省的联系；胶济铁路横贯东西，蓝烟铁路穿行于半岛中部，加之遍布全省的公路网络，构成了境内四通八达的便利交通。
山东地形，中部突起，为鲁中南山地丘陵区；东部半岛大都是起伏和缓的波状丘陵区；西部、北部是黄河冲积而成的鲁西北平原区，是华北大平原的一部分。境内山地约占陆地总面积的15.5％，丘陵占13.2％，洼地占4.1％，湖沼占4.4％，平原占55％，其他占7.8％。
山东的河流分属黄河、海河、淮河流域或独流入海。全省平均河网密度为0.24公 里／平方公里，长度在5公里以上的河流有5000多条，其中，长度在50公里以上的 1000多条，较重要的有黄河、徒骇河、马颊河、沂河、沭河、大汶河、小清河、胶莱河、潍河、大沽河、五龙河、大沽夹河、泗河、万福河、朱赵新河等。
山东的湖泊主要分布在鲁中南山丘区与鲁西平原的接触带上，总面积1496.6平方公里，蓄水量23.53亿立方米。较大的湖泊有南四湖（由南而北依次为微山湖、昭阳湖、独山湖、南阳湖）和东平湖。
山东的海岸线全长3024.4公里，大陆海岸线占全国海岸线的1／6，仅次于广东省， 居全国第二位。沿海岸线有天然港湾20余处；有近陆岛屿296个，其中庙岛群岛由18个岛屿组成，面积52.5平方公里，为山东沿海最大的岛屿群；沿海滩涂面积约3000平方公里，15米等深线以内水域面积约1.3万余平方公里。这些优越的地理条件，在海上运输和海洋资源开发利用上，都将大有作为。
山东的气候属暖温带季风气候类型。降水集中，雨热同季，春秋短暂，冬夏较长。年平均气温11℃～14℃，全省气温地区差异东西大于南北。年平均降水量一般在550 毫米～950毫米之间，由东南向西北递减。全省光照资源充足，平均光照时数为2300 小时～2890小时，热量条件可满足农作物一年两作的需要。由于降水量60％以上集中于夏季，故易形成涝灾，冬春又常发生旱灾，对农业生产影响最大。