Debido a su ubicación, es una región de características desérticas. Su geografía está compuesta por 5 franjas longitudinales demarcadas claramente. Las llanurascosteras son escasísimas y casi inexistentes, a excepción de Iquique, debido a la presencia de la Cordillera de la Costa, que nace en el Cerro Camaraca, a 30 kilómetros al sur de la Línea de la Concordia, en la vecina Región de Arica y Parinacota. Esta cordillera no tiene grandes alturas pero cae abruptamente al mar. La Depresión Intermedia alcanza unos 40 kilómetros de ancho y 500 de longitud. Entre las quebradas se forman las denominadas pampas, siendo la de mayor extensión la Pampa del Tamarugal. Esta zona marca el inicio del Desierto de Atacama.
La Cordillera de los Andes se divide en dos brazos: uno oriental que recorre Bolivia y el Occidental que pasa por Chile. Acá se encuentran algunos volcanes que se elevan sobre los 5.000 metros de altitud, como el Isluga. El altiplano, que se ubica entre los cordones oriental y occidental, posee un promedio de 4.000 metros de altitud. Aquí se encuentra la laguna Huantija y salares como los de Huasco y Coposa, y bofedales. En ellas existe una gran biodiversidad, destacándose animales como las llamas, guanacos, vicuñas, alpacas y flamencos, y flora como la llareta. La altitud genera en muchas personas el llamado mal de altura o puna, debido a la presión atmosférica más baja que la que están acostumbrados.
El clima es notoriamente diferente entre la costa, las pampas y el altiplano. En la costa, las temperaturas son templadas debido al efecto producido por el mar, manteniéndose durante todo el año entre 20º y 25º. El altiplano presenta cambios muy bruscos de temperatura, variando desde los 30º de temperatura en el día a los -30º durante la noche. En el desierto ocurre algo semejante, pero nunca con temperaturas tan bajas. Las precipitaciones son prácticamente nulas, pero las pocas existentes ocurren normalmente en la puna andina durante el verano austral (febrero). Este efecto es conocido como invierno altiplánico o Alta de Bolivia.
En el sector costero las temperaturas son gratas, con variaciones diarias y estacionales poco marcadas. hacia el interior, considerando como desierto absoluto, la sequedad atmosférica es extrema y las oscilaciones térmicas diarias son muy amplias.
La influencia de tradiciones indígenas aún es importante en la región, especialmente en las comunidades del interior. El 16 de julio se realiza la Fiesta de La Tirana en el poblado homónimo, en donde a través de la realización de impresionantes bailes (conocidos como diabladas) se venera a la Virgen del Carmen.
Arica, su segunda ciudad en importancia después de la capital, Iquique, ha sido llamada "la ciudad de la eterna primavera". Increíblemente, en esta región es posible encontrar playas con características semi tropicales, de aguas tibias, transparentes y arenas blancas, así como el desierto más árido del mundo.
