Presenta una variada vegetación y fauna; entre la vegetación hay cocoteros, batatas, uveros y mangles en la costa, y bosques tropófilos, cuyos árboles pierden su follaje durante la época seca (caracolí, orejero, ceiba, guarumo), en la depresión Momposina. El territorio lo bañan los ríos Magdalena, Cauca, San Jorge y Cesar, que se inundan y forman las ciénagas en el sur.

El clima es caluroso, tropical; seco al norte y húmedo al sur, con precipitaciones que pueden llegar hasta los 2.800 mm anuales y una temperatura promedio de 28 °C; en los pisos más altos de la serranía de San Lucas predomina el clima templado. Las lluvias están determinadas por la acción de los vientos alisios del noreste y por el desplazamiento de la Zona de Confluencia Intertropical (ZCIT), por lo cual el departamento tiene dos periodos lluviosos y dos temporadas secas.