Областта се простира между Старопланинската област на север и Рило-Родопската и Тракийско-Странджанската област на юг. На изток достига областта на Българското черноморско крайбрежие, а на запад продължава отвъд държавната ни граница. Тя обхваща територии с разнообразна природа, поради което се поделя на три части: Задбалкански котловини, Средногорие и Краище.

Задбалканските котловини са разположени между Стара планина и Средногорието. Те се редуват като броеница в посока от запад на изток. Най-ниските им части представляват полета с почти плосък релеф и са най-подходящите за стопанска дейност.

Средногорието се намира между Задбалканските котловини, Краището, Рила и Тракийско-Странджанската област. Включва различни по височина планини. Най-високи сред тях са Витоша (Черни връх, 2290 м) и Същинска Средна гора (в. Богдан, 1604 м). Източната част на Средногорието, Сърнена гора (в. Братан, 1236 м), има нископланински и хълмист релеф. Витоша е прочута със скалните си образувания, наречени каменни реки, съставени от големи заоблени скални късове.

Краището се простира между Средногорието, Осоговската планина и Рила. То представлява съчетание от планини (Руй, Земенска, Конявска и др.) и котловини (Трънска, Радомирска, Кюстендилска и др.). Реките са образували живописни проломи (Земенския пролом на р. Струма, ждрелото на р. Ерма при гр. Трън и др.).

Полезните изкопаеми са разнообразни. В Софийската котловина и Краището има няколко въглищни басейна, а Средногорието е богато на медни руди. Близо до София се намира Кремиковското железорудно находище. В Краището при гр. Трън има находище на злато, а в Радомирската котловина – на огнеупорни глини.

В западната част на Задбалканските котловини климатът е умереноконтинентален, а в източната им част – преходноконтинентален. В Краището преобладава умереноконтинентален климат с изключение на Кюстендилската котловина, в която климатът е преходноконтинентален. Климатът в най-високите части на Средногорието е планински. През зимата в котловините се задържа студен въздух, което е причина за силно понижение на температурата. В такива условия в Трънската котловина на Краището е измерена най-ниската температура в България – минус 38,9°С.

Най-големите реки, извиращи от високите части на Рила (Искър), Стара планина (Тунджа) и Витоша (Струма), са пълноводни късно през пролетта. Пълноводието на по-малките средногорски реки настъпва по-рано поради краткото задържане на снежната покривка. Маловодието на всички реки е през есента. В Задбалканските котловини и Средногорието бликат много топли минерални извори (София, Хисаря, Павел баня и др.).

Почвената покривка е разнообразна. Полетата в котловините са заети от смолници и алувиално-ливадни почви, а склоновете им – от канелени горски почви. Те са подходящи за отглеждане на разнообразни земеделски култури. В котловините по-голяма част от земите се обработват и е запазена малко естествена растителност. В ниските части на Средногорието и Краището върху канелени горски почви растат предимно дъбови гори. Букови гори и кафяви горски почви има в среднопланинския пояс. Само във Витоша на височина над 1300 м са разпространени иглолистни гори (предимно от бял бор и смърч). Над тях е поясът на планинско-ливадните почви с тревна и храстова растителност. Животинският свят е по-разнообразен в планинските части – срещат се сърна, благороден елен, глиган, вълк, лисица и др. 

Природните ресурси предлагат възможности за развитие на разнообразни стопански дейности (земеделие, горско стопанство, въгледобив, рудодобив, туризъм и др.). В областта се намират едни от най-големите язовири в страната – яз. „Искър“ (на р. Искър), яз. „Пчелина“ (на р. Струма), както и язовирите „Копринка“ и „Жребчево“ (на р. Тунджа). Водите им се използват предимно за напояване, водоснабдяване и производство на електроенергия. Котловините са най-гъсто населени и в тях има много предприятия. Това поражда сериозни екологични проблеми, свързани със замърсяването на въздуха, водите и почвите. В областта се намира природният парк „Витоша“ – най-старият на Балканския полуостров, създаден през 1934 г. В него е най-дългата пещера в България – Духлата (17,5 км), Боянският водопад (висок 15 м) и природните резервати „Бистришко бранище“ и „Торфено бранище“.