Гомельская область расположена в юго-западной части Восточно-Европейской равнины. Западная часть области занимает Припятское Полесье - сильно заболоченная и залесенная низменность, расположенная на высоте 120-140 м над уровнем моря. В правобережье Припяти встречаются сильно размытые моренные холмы и возвышенности, наиболее крупные из них - Мозырская гряда (высота 206 м). С востока к Полесской низменности примыкает Приднепровская низменность. На востоке и северо-востоке от Днепра низменность постепенно повышается и переходит в Чечерскую равнину.

Климат умеренно континентальный, с тёплым летом и сравнительно мягкой зимой. Средняя температура самого холодного месяца (января) - минус 6,5°С, самого тёплого (июля) - плюс 18,5°С. Годовое количество осадков колеблется от 550 до 650 мм, уменьшаясь в направлении с северо-востока на юго-запад. 2/3 осадков приходится на теплое время года. Продолжительность вегетативного периода составляет 190-200 дней.

Главная река области - Днепр, пересекающая её территорию с севера на юг на протяжении 420 км. Притоки Днепра (справа - Березина и Принять, слева - Сож) имеют судоходное и сплавное значение. Большое хозяйственное значение имеют также многочисленные притоки Припяти (Случь, Птичь, Тремля, Ипа, Ствига, Уборть, Словечна), служащие важными сплавными путями и водоприёмниками для мелиоративных каналов, осушающих заболоченные земли. На территории Гомельской области много озёр, самое большое из них - Червоное (площадь 44 кв. км).

В почвенном покрове преобладают дерново-подзолистые и торфяно-болотные почвы. На востоке распространены дерново-подзолистые суглинистые и супесчаные почвы. В бассейне Припяти большие площади занимают слабоподзолистые песчаные, а также торфяные и торфяно-болотные почвы. В районе Турова расположен значительный массив перегнойно-карбонатных почв, отличающихся высоким плодородием.

Под лесами занято 38,6% территории. Основные массивы находятся в западной части, где лесистость в отдельных районах достигает 60%. В составе лесообразующих пород хвойные занимают 63% (главным образом сосна), лиственные 37% (дуб, граб, берёза, ольха). На территории Гомельской области приходится более половины всех дубрав Белоруссии. 12,6% территории занимают болота, преимущественно низинные. В составе животного мира наряду с обычными обитателями подзоны смешанных лесов встречаются животные, характерные для лесостепи (хомяк, крапчатый суслик), водится болотная черепаха. Промысловые звери - зайцы беляк и русак, белка, лисица, а из птиц - тетерев, серая куропатка, глухарь, рябчик. Под охраной находится бобр.