La Tunisia confina a Sud-Est con la Libia, a Ovest con l’Algeria e si affaccia a Nord e a Est sul Mar Mediterraneo. Il territorio tunisino forma il bordo orientale del Maghreb, la “balconata” mediterranea del continente africano, e rappresenta la prosecuzione strutturale della vicina Algeria.

Il territorio è prevalentemente montuoso a Nord, con le propaggini orientali dell’Atlante Telliano e dell’Atlante Sahariano, separate tra loro dal fiume Majardah (Medjerda). L'Atlante tunisino, che non ha le asperità e le alte vette del Marocco e dell'Algeria, è caratterizzato da rilievi relativamente modesti, spesso inframmezzati da altopiani, colline e ampie valli. Le catene digradano a Est su una fascia pianeggiante costiera (Sahel). Più a Sud si estendono le basse terre del Sahara tunisino. La parte del Sahara tunisino propriamente desertica mostra tutti i suoi tre tipici aspetti: roccioso (hamada), ciottoloso (serir), sabbioso (erg); in particolare, l'estrema sezione occidentale è occupata dalle dune del Grande Erg Orientale, anch'esso prosecuzione di quello algerino, con le sue sabbie di recente trasporto eolico.

La Tunisia si affaccia sul Mediterraneo con 1150 km di coste molto articolate. Dal confine con l'Algeria al Capo Bianco, il litorale non presenta molte insenature: il mare può solo insinuarsi fra gli speroni rocciosi che protendono i monti della Krumiria; pressoché inesistenti in questo tratto sono le pianure costiere, così come mancano buoni ancoraggi. Tra Capo Bianco e Capo Bon il paesaggio cambia, sia perché i depositi alluvionali, specie della Medjerda, hanno creato nuova terra (varie località che, per esempio, in epoca romana si affacciavano al mare sono ora all'interno), sia perché il mare ha potuto penetrare profondamente entro la terraferma (golfo di Tunisi). Vaste sono poi le pianure della costa orientale, tutte a carattere alluvionale, originate da depositi di corsi d'acqua oggi poveri o solo saltuariamente non completamente asciutti; il litorale, dunoso e in molti punti orlato da lagune, presenta le due vaste rientranze di Hammamet e di Gabès. Numerose isole fronteggiano la costa orientale: le Kuriate, di fronte alla città di Monastir, le Kerkenna davanti a Sfax, l'isola di Djerba (Jerba), la più vasta (514 km²) della Tunisia. Al largo della costa settentrionale si trovano invece isole di modesta rilevanza.

La rete idrografica è scarsamente sviluppata; unico fiume importante è la già citata Medjerda: è il solo a regime perenne, poiché attinge le sue acque alle alte quote dei monti omonimi, in Algeria, dove le precipitazioni sono ancora relativamente copiose. Lunga 365 km, di cui un centinaio in territorio algerino, entrata in Tunisia la Medjerda scorre prevalentemente da Ovest a Est, separando il Tell dall'Atlante e sfociando nel golfo di Tunisi; benché il regime sia molto irregolare tra piene invernali e periodi di magra estivi, la vallata del fiume offre buone possibilità per proficue colture. La scarsità di piogge e la prevalenza di terreni impermeabili, come le argille, contribuiscono alla povertà della rimanente idrografia. A differenza dei corsi d'acqua che dalla Dorsale Tunisina si dirigono verso Nord, tributando alla Medjerda o sfociando direttamente nel Mediterraneo, quelli che volgono a Sud sono generalmente asciutti e solo di rado, dopo violenti acquazzoni, si formano corsi d'acqua che vanno generalmente a disperdersi nei bacini chiusi degli chotts. Il maggiore (ca. 7700 km²) è lo Chott Jerid, lungo 100 km, che comunica a Est con lo Chott Fejaj. In prossimità di tali antichi bacini ora asciutti, pur nell'aridità generale della zona, affiorano qua e là falde freatiche, permettendo il formarsi di belle oasi (Nefta, Tozeur ecc.). Tra i pochi laghi, quello di Biserta (110 km³) comunica col Mediterraneo mediante un canale al cui imbocco è appunto situata la città di Biserta.

Il clima è mediterraneo lungo la costa e la fascia settentrionale: temperature miti e precipitazioni pressoché esclusivamente invernali, ma caratterizzate, come in tutto il Paese, da grande irregolarità e variabilità. La parte centrale del Paese è ormai una regione steppica, semiarida, come nella pianura costiera orientale (es. Sfax e Gabès). Il Sud tunisino, con l’eccezione di alcuni rilievi montuosi, è completamente arido. Malgrado lo sviluppo essenzialmente Nord-Sud del Paese, le temperature dipendono, più che dalla latitudine, dalla maggiore o minore marittimità. Le pianure costiere hanno infatti un'escursione termica annua molto simile e contenuta, che si aggira sui 15ºC (a Biserta la media di gennaio è di 11ºC, quella di luglio di 25ºC; a Sfax di 11,5ºC e 26ºC); rare sono le giornate di gelo mentre quando d'estate soffia il vento dal Sahara il termometro può superare i 40ºC. Verso l'interno, il clima diviene via via sempre più continentale: a Gafsa (Qafsah) la temperatura media invernale è di 9ºC, quella estiva di ca. 30ºC; più a Sud, nelle lunghe torride estati, spesso si superano i 50ºC all'ombra, mentre a Thala, sull'Atlante verso il confine algerino, si hanno in inverno le temperature minime. I rilievi però non sono tali da determinare un vero clima di montagna e nemmeno riescono a sbarrare d'estate l'avanzata verso Nord del ghibli, vento caldo e secco proveniente dal Sahara, che può far salire il termometro oltre i 40ºC.

La vegetazione della costa è di tipo mediterraneo. Boschi piuttosto fitti di querce da sughero e di pini ricoprono ancora il Tell e l'Atlante, dove sono però già meno rigogliosi; più a Sud predomina la steppa, priva di alberi e dominata da erbe selvatiche e arbusti, come lo sparto e l'artemisia. Nelle depressioni, presso gli chotts, riescono a sussistere solo piante grasse come il quetaf, pastura per le pecore. Nell'aridissimo Sahara ci sono le macchie verdi delle oasi, con la tipica presenza delle palme da dattero.

Fauna selvatica. In alcuni territori vivono iene, cinghiali, sciacalli e gazzelle, mentre nelle zone desertiche sono presenti serpenti velenosi come il cobra e la vipera cornuta e alcune specie di scorpioni. La Tunisia ospita anche più di 200 specie di uccelli, tra cui cicogne, falchi, aquile, gruccioni e ghiandaie, e numerosi uccelli di ripa e acquatici.

L'eccessivo sfruttamento dei terreni agricoli e da pascolo, la siccità e l'inquinamento delle acque sono tra i problemi ambientali più gravi. Solo l'1,3% del territorio è protetto da parchi nazionali – nove in tutto – e riserve naturali. L'UNESCO nel 1980 ha dichiarato patrimonio mondiale dell'umanità il Parco nazionale di Ichkeul.