L'Iran est un pays montagneux et partiellement désertique. Le paysage iranien est dominé par plusieurs chaînes de montagnes qui séparent divers bassins et plateaux. La partie occidentale est la plus montagneuse, avec des chaînes telles celles du Zagros et de l'Alborz (Elbourz) où se trouve le sommet le plus haut de l’Iran, le Damāvand qui culmine à 5.671 mètres. Le plateau iranien est la zone située entre les chaînes de montagnes localisées à l’est et à l’ouest du pays. La moitié orientale consiste essentiellement en une série de bassins désertiques inhabités (comme le Dāsht-e Kavir) parsemés de rares lacs salés.

Les montagnes entourent plusieurs larges bassins ou plateaux, sur lesquels sont situés des centres agricoles et urbains majeurs tels qu'Ispahan ou Shiraz. Jusqu’au 20e siècle, lorsque furent construites les principales autoroutes et chemins de fer à travers les chaînes montagneuses, ces bassins avaient tendance à être relativement isolés les uns des autres. Typiquement, une grande ville dominait un bassin et il existait des relations économiques complexes entre la ville et les centaines de villages à sa périphérie. Dans les hauteurs des chaînes montagneuses délimitant les bassins, des groupes organisés de manière tribale pratiquaient la transhumance, déplaçant leurs troupeaux de moutons et de chèvres entre leurs pâturages traditionnels d’été et d’hiver.

Il n’y a pas de système fluvial d’importance dans le pays, et historiquement, le transport se faisait au moyen de caravanes qui suivaient les routes traversant les cols des chaînes montagneuses. Celles-ci empêchaient aussi l’accès au golfe Persique et à la mer Caspienne. Toutefois, on peut citer comme cours d'eau le Rud-e Kārun, le plus long d'Iran, qui se jette dans le Chatt-el Arab, et le Safid qui se termine dans la mer Caspienne.
L’Iran est situé dans une zone sismique très instable et est régulièrement touchée par des tremblements de terre. Le 26 décembre 2003, un important tremblement de terre a frappé la région de Bam, dans le sud du pays, détruisant ainsi les vestiges de l’Arg-e Bam (citadelle et ville antique) et faisant plus de 26.000 morts. Le relief accidenté de l'Iran a surgi de la dernière grande collision tectonique des continents.

En s'éloignant de l'Afrique, le nord de la péninsule Arabique a heurté l'Eurasie, il y a 25 ou 30 millions d'années, peu après la création de l'Himalaya lors de la poussée de l'Inde. L'impact a soulevé pratiquement toutes les chaînes de montagnes de l'Iran, ainsi que le plateau central, qui passe de 2.000 mètres d'altitude dans le Nord-Ouest à moins de 500 mètres dans les bassins désertiques de l'Est. La collision, toujours à l'œuvre, est responsable des nombreux tremblements de terre.

Le climat de l’Iran est principalement aride ou semi-aride. La plaine côtière caspienne fait exception avec un climat subtropical : les températures y tombent rarement en dessous de 0 °C en hiver et le climat reste humide toute l’année. Les températures estivales montent rarement au-dessus des 29 °C et les précipitations annuelles sont de 680 mm à l’est et de 1.700 mm à l’ouest. Dans l’ouest du pays, les régions habitées dans les vallées des monts Zagros connaissent des températures moins clémentes, des températures moyennes en dessous de 0 °C et de fortes chutes de neige. Les bassins orientaux et centraux sont très arides, avec moins de 200 mm de précipitations annuelles et des températures estivales dépassant les 38 °C. Les plaines côtières du golfe Persique ont des hivers tempérés et des étés très chauds et très humides. Les précipitations y varient entre 135 et 355 mm.