Расположен между 35°08 ’и 42°48 ’северной широты и 52°27 ’ и 66°41 ’ восточной долготы. Граничит с Казахстаном на севере, Узбекистаном на севере и востоке, Ираном и Афганистаном на юге.
На западе омывается Каспийским морем, длина побережья 1768 км. Береговая линия на юге изрезана слабо, а на севере имеет извилистые очертания, образуя заливы (Кара-Богаз-Гол, Красноводский), полуострова (Красноводский, Дарджа, Челекен) и косы (крупнейшая — Красноводская); берега низменные, песчаные. У побережья расположены острова Огурчинский, Камышлыада и др.
Большая часть территории Туркменистана находится в пределах Туранской низменности. В рельефе преобладают плоские или холмистые песчаные пустыни с барханами, занимающие более 80% площади Туркменистана. Пустыня Каракумы простирается с запада на восток на 880 км, с севера на юг на 450 км. На западе расположены невысокие останцовые горы Малый Балхан (до 777 м) и Большой Балхан (высшая точка — гора Арлан, 1881 м), на востоке — отроги Гиссарского хребта, на юге — предгорья Копетдага (высшая точка — гора Ризе, 2942 м) и на юго-востоке — предгорья Паропамиза (возвышенности Бадхыз и Карабиль с максимальными высотами 1267 и 984 м). На крайнем юго-востоке возвышаются горы Кугитангтау с высшей точкой Туркменистана горой Айрыбаба (3139 м). К северу от Копетдага простирается подгорная равнина, переходящая на западе в обширную Прикаспийскую низменность. Близ берега Каспийского моря выделяется небольшое красноводское плато (до 308 м). На северо-западе в пределы Туркменистана заходит южная окраина плато Устюрт с высотами до 400—600 м.
Почти вся территория Туркменистана, за исключением юго-восточных и юго-западных окраин, не имеет постоянного поверхностного стока. Крупнейшая река Амударья, получающая ледниково-снеговое питание в горах Памира, заходит на территорию Туркменистана в своём среднем течении. От неё на запад отведён Каракумский канал (ныне — им. Туркменбаши) протяжённостью св. 1000 км. На юге страны три значительные реки — Мургаб, Теджен и Атрек — получают снего-дождевое питание в горах Паропамиза и Копетдага. Большая часть озёр солёные: они встречаются на Каспийском побережье и в русле Узбоя (самое крупное из них — Куули). Из пресных озёр выделяются Ясхан и Топиатан в долине Узбоя. В горах — озёра карстового происхождения Коу-Ата (в Бахарденской пещере) и Хорджунли (в Кугитангтау).
В составе флоры Туркменистана много эндемичных видов. На Копетдаге насчитывается 2 тыс. видов высших растений, в пустынях и низкогорьях — не менее 1 тыс. Преобладает пустынный тип растительности. Особое место занимают тугаи — заросли тополя, ивы белой, гребенщика, гигантских злаков и других влаголюбивых растений вдоль берегов Амударьи и Мургаба.