Bắc Kạn là một tỉnh miền núi nằm sâu trong nội địa vùng Đông Bắc. Phía Đông giáp Lạng Sơn. Phía Tây giáp Tuyên Quang. Phía Nam giáp Thái Nguyên. Phía Bắc giáp Cao Bằng. Tỉnh có vị trí quan trọng về mặt kinh tế và an ninh quốc phòng.

Bắc Kạn là tỉnh nằm trên quốc lộ 3 đi từ Hà Nội lên Cao Bằng - trục quốc lộ quan trọng của vùng Đông Bắc, đồng thời nằm giữa các tỉnh có tiềm năng phát triển kinh tế lớn. Chính quốc lộ 3 chia lãnh thổ thành 2 phần bằng nhau theo hướng Nam - Bắc, là vị trí thuận lợi để Bắc Kạn có thể dễ dàng giao lưu với tỉnh Cao Bằng và các tỉnh của Trung Quốc ở phía Bắc, với tỉnh Thái Nguyên, Hà Nội cũng như các tỉnh của vùng Đồng bằng sông Hồng ở phía Nam.

Vị trí của tỉnh có địa hình núi cao, lại ở sâu trong nội địa nên gặp nhiều khó khăn trong việc trao đổi hàng hoá với các trung tâm kinh tế lớn cũng như các cảng biển. Mạng lưới giao thông chủ yếu trong tỉnh chỉ là đường bộ nhưng chất lượng đường lại kém. Chính vị trí địa lí cũng như những khó khăn về địa hình đã ảnh hưởng không nhỏ đến việc phát triển kinh tế xã hội của toàn tỉnh.

Về mặt an ninh quốc phòng, Bắc Kạn là một trong những tỉnh từng là căn cứ cách mạng của Việt Nam.

Địa hình

Bắc Kạn có địa hình đa dạng, phức tạp, chủ yếu là đồi và núi cao. Địa hình Bắc Kạn có thể chia làm 3 khu vực:

• Khu vực phía Đông sừng sững các dãy núi kéo dài tít tắp của cánh cung Ngân Sơn, cánh cung liên tục nhất, điển hình nhất ở vùng Đông Bắc. Đây là dãy núi cao có cấu tạo tương đối thuần nhất. Về kinh tế, địa hình nơi đây chủ yếu thuận lợi phát triển lâm nghiệp.

• Khu vực phía Tây cũng là khối núi cao chót vót trên lãnh thổ Bắc Kạn. Cấu tạo chủ yếu của núi là đá phiến thạch anh, đá cát kết và đá vôi có lớp dày nằm trên đá kết tinh cổ.

• Khu vực trung tâm dọc thung lũng sông Cầu có địa hình thấp hơn nhiều. Đây là một nếp lõm được cấu tạo chủ yếu bởi đá phiến, đá vôi, đá sét vôi có tuổi rất cổ, nhưng đá vôi không nhiều. Địa hình nơi đây thích hợp phát triển nông nghiệp, giao thông.

Khí hậu

Bắc Kạn có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa nhưng có sự phân hoá theo độ cao của địa hình và hướng núi. Với chế độ nhiệt đới gió mùa, một năm ở Bắc Kạn có hai mùa rõ rệt: mùa mưa nóng ẩm từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 70 - 80% lượng mưa cả năm; mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa chỉ chiếm khoảng 20 – 25% tổng lượng mưa trong năm, tháng mưa ít nhất là tháng 12.

Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 20 - 22⁰C, nhiệt độ thấp tuyệt đối -0,1⁰C ở thị xã Bắc Kạn và -0,6⁰C ở Ba Bể, -2⁰C ở Ngân Sơn, gây băng giá ảnh hưởng lớn đến cây trồng, vật nuôi.

Số giờ nắng trung bình của tỉnh là 1400 - 1600 giờ. Lượng mưa trung bình năm ở mức 1400 - 1600mm và tập trung nhiều vào mùa hạ. Độ ẩm trung bình trên toàn tỉnh là 84%. Bắc Kạn có lượng mưa thấp so với các tỉnh Đông Bắc do bị che chắn bởi cánh cung Ngân Sơn ở phía Đông Bắc và cánh cung Sông Gâm ở phía Tây Nam.

Khí hậu Bắc Kạn có sự phân hoá theo mùa. Mùa hạ nhiệt độ cao, mưa nhiều. Mùa đông nhiệt độ thấp, mưa ít và chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc. Nhìn chung, khí hậu của tỉnh có nhiều thuận lợi cho việc phát triển nông, lâm nghiệp cũng như phát triển một số cây nông phẩm cận nhiệt và ôn đới.

Bên cạnh những thuận lợi, Bắc Kạn cũng có nhiều khó khăn do khí hậu như sương muối, mưa đá, lốc... làm ảnh hưởng đến đời sống và hoạt động kinh tế trong tỉnh.

Sông ngòi

Mạng lưới sông ngòi Bắc Kạn tương đối phong phú nhưng đa số là các nhánh thượng nguồn với đặc điểm chung là ngắn, dốc, thuỷ chế thất thường. Bắc Kạn là đầu nguồn của 5 con sông lớn của vùng Đông Bắc là sông Lô, sông Gâm, sông Kỳ Cùng, sông Bằng, sông Cầu.

Sông ngòi có ý nghĩa quan trọng đối với sản xuất và đời sống của nhân dân tỉnh Bắc Cạn. Trong một chừng mực nhất định, sông ngòi là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho nông nghiệp và ngư nghiệp. Do yếu tố địa hình nên các sông đa số ngắn, dốc, thuận lợi cho việc phát triển thủy điện cũng như thu hút khách du lịch bằng những cảnh quan đẹp, hùng vĩ.

Ngoài hệ thống sông ngòi, Bắc Kạn còn nổi tiếng với hồ Ba Bể. Đây là một trong những hồ kiến tạo đẹp và lớn nhất nước ta, được hình thành từ một vùng đá vôi bị sụt xuống do nước chảy ngầm đã đục rỗng lòng khối núi. Diện tích mặt hồ khoảng 500ha, là nơi hợp lưu của ba con sông Ta Han, Nam Cương và Cho Leng. Hồ có ba nhánh thông nhau nên gọi là ba Bể. Đây là một địa điểm có nhiều tiềm năng để phát triển du lịch của tỉnh.

Tài nguyên thiên nhiên

Đất

Bắc Kạn có nhiều loại đất khác nhau. Nhiều vùng có tầng đất khá dầy, hàm lượng mùn tương đối cao, đặc biệt một số loại đất là sản phẩm phong hoá từ đá vôi, thuận lợi cho việc phát triển cây công nghiệp, cây ăn quả. Nói chung, cùng với khí hậu thích hợp cho nhiều loại cây trồng, vật nuôi, đất đai trong tỉnh còn khá tốt và là cơ sở quan trọng để phát triển nông – lâm nghiệp. Về cơ cấu sử dụng đất, diện tích được khai thác hiệm chiếm hơn 60%, trong đó chủ yếu là đất lâm nghiệp. Hiện diện tích chưa sử dụng còn khá lớn.

Rừng

Diện tích rừng tự nhiên của Bắc Kạn vào loại lớn nhất trong các tỉnh vùng Đông Bắc (95,3% diện tích). Tài nguyên rừng của tỉnh khá đa dạng, phong phú. Ngoài khả năng cung cấp gỗ, tre, nứa còn nhiều loại động vật, thực vật quý hiếm, có giá trị và được coi là một trung tâm bảo tồn nguồn gen thực vật của vùng Đông Bắc. Hệ động vật của tỉnh Bắc Kạn có giá trị tự bảo tồn nguồn gen cao với nhiều loại đặc hữu và quý hiếm. Về thực vật, qua điều tra cho thấy tỉnh Bắc Kạn có 280 loài thực vật, trong đó có 300 loài gỗ, 300 loài cây thuốc, 52 loài đã đưa vào sách đỏ Việt Nam.

Khoáng sản

Tài nguyên khoáng sản Bắc Kạn tương đối phong phú, đa dạng.

Trong lòng đất khá giàu kim loại màu và kim loại đen… Đây là một trong những thế mạnh để phát triển kinh tế – xã hội nói chung và công nghiệp khai thác nói riêng.

Tỉnh cũng có các khoáng sản khác như sắt, mănggan, ăngtimon, vật liệu xây dựng và đá quý.

Hệ thống núi thấp và trung bình thuộc cánh cung sông Gâm có các loại đá xâm nhập granít, rhyonít, granít haimica và các loại phiến biến chất, thạch anh quắczít, đá sừng…

Cánh cung Ngân Sơn có các loại granít, rhyonít, phiến sét, thạch anh, đá vôi… Khối núi đá vôi Kim Hỷ có tuổi cácbon – pecmi màu xám trắng có cấu tạo kiểu khối, hiểm trở và những biến chất khu vực.

Vùng núi thấp phía nam tỉnh là nơi quy tụ nhiều dãy núi cánh cung nên có nhiều loại đá trầm tích có kết cấu hạt mịn, hạt thô và đá mắcma.