Особенностью стран Закавказья являются исключительное разнообразие и контрастность природных условий. Это объясняется тем, что государства расположены вблизи нескольких естественных границ - между умеренным и
субтропическим поясами, горами и равнинами, морем и сушей.
Большую часть территории Закавказья занимают горы Большого и Малого Кавказа. Горная система Большого Кавказа состоит из нескольких хребтов, разделенных живописными долинами, тянется с северо-запада на юго-восток от Таманского к Апшеронского полуострова. Самые высокие горы Кавказа - Эльбрус (5642 м) и Казбек (5033 м) - представляют собой конусы потухших вулканов. Южнее раскинулся Закавказское нагорье, состоящее из позвоночника Малого Кавказа (высота до 3724 м) и Армянского нагорья. Столица Армении - город Ереван - расположена в пределах Армянского нагорья, представляет собой лавовые плато, над которыми возвышаются отдельные хребты и многочисленные вулканические конусы.
Для ведения хозяйства и расселения наибольшее значение имеют межгорные котловины и равнинные территории. Так, на западе - между Большим и Малым Кавказом - расположена зона межгорных котловин, в которой сосредоточены наиболее плодородные земли Грузии. На востоке, по нижнему течению самой реки региона Куры и ее притока Арак-са, горы Большого и Малого Кавказа разделяет обширная Кура-Арак-синська низменность, отдельные участки которой расположены ниже уровня океана.
Регион характеризуется высокой сейсмической активностью, нередки землетрясения силой от 7 баллов и более. Например, в декабре 1988 г. один из таких землетрясений полностью разрушил город Спи-так и частично такие города, как Гюмри (ранее Ленинакан) и Ванадзор (ранее Кировакан). И хотя он длился всего 30 секунд, жертвы были колоссальные - около 25 тыс. человек погибли, а 530 тысяч остались без крова. Климат в горах Большого Кавказа холодный, среднегодовые температуры около 0 ° С и ниже, выпадает много снега. На юге климатические условия несколько мягче. На побережье Черного моря климат субтропический - с мягкой зимой, теплым летом и обильными осадками. В восточной части Закавказья есть районы с климатом сухих субтропиков, где средняя температура января около 3 ° С, июля +26 ° С, а количество осадков - лишь 200-400 мм. На Армянском нагорье климат сухой континентальный, с жарким летом, холодной зимой и небольшим количеством осадков - до 550 мм в год.
Большинство рек Закавказья бурные и короткие, многие из них имеют значительный гидроэнергетический потенциал. Самое большое озеро - Севан - расположен в восточной части Армении на высоте 1900 м, из него вытекает река Раздан.
Закавказья издавна знают как источник различных полезных ископаемых. Наибольшее значение имеют месторождения высококачественной нефти в Азербайджане, медных и полиметаллических руд в Армении и Грузии, молибдена и железной руды в Армении.