红河州海拔76.4米，同时也为全省最低点。河流分属红河、南盘江水系，主要支流有李仙江、藤条江、南溪河、曲江、甸溪河等。湖泊有异龙湖、赤瑞湖、三角海、大屯海和长桥海。

红河州地处低纬度亚热带高原型湿润季风气候区，在大气环流与错综复杂的地形条件下，气候类型多样，具有独特的高原型立体气候特征。州内四季不甚分明，但干、雨季节区分较为显著，每年5～10月为雨季，降雨量占全年降雨量的80%以上，其中连续降雨强度大的时段主要集中于6～8月，且具有时空地域分布极不均匀的特点。

据近10年间统计，在海拔2000米以上的山区，年平均气温16.3℃，极端气温-9.0、31.5℃；年平均降雨量2026.5毫米，一般年最大降雨量为2508.1毫米，其中金平县分水岭老林地区年降雨量最大达3471.1毫米，个别年份最高达4338毫米，居全省之冠；一日最大降雨量可达212.4毫米，具有降雨强度大，持续时间长的特点。在海拔2000米以下的山间盆地、河谷地带，年平均气温分别为17.2℃、23.4℃，极端气温－2.0、40.7℃，年平均降雨量817.2毫米、1688.7毫米，年最大降雨量2257.2毫米，一日最大降雨量144.7毫米，与山区对比相对较小，但仍具有单点暴雨集中，强度大的特点。

红河州有自然保护区7个（其中国家级自然保护区3个），野生动植物资源丰富，堪称“天然动植物王国”，被誉为“滇南生物基因库”。境内有野生种子植物229科1530属5667种，其中裸子植物8科17属29种，被子植物221科1513属5638种。有国家重点保护野生植物82种，其中国家一级重点保护野生植物有苏铁、金花茶等23种，国家二级重点保护野生植物59种。有陆栖脊椎野生动物690种。