La Zambie s'étend sur environ 752 600 kilomètres carrés au coeur de l'Afrique australe et ne dispose d'aucun accès à la mer. Huit pays l'entourent, la République démocratique du Congo au nord, la Tanzanie au nord-est, le Malawi et le Mozambique à l'est, le Zimbabwe, le Botswana et la Namibie au sud, l'Angola à l'ouest. Cette situation de carrefour continental confère une importance décisive aux corridors routiers et ferroviaires qui relient le pays aux ports de l'océan Indien et de l'Atlantique.
Le territoire forme un vaste plateau ondulé dont l'essentiel se tient entre 1 000 et 1 400 mètres d'altitude. Cette élévation tempère nettement les températures d'un pays pourtant situé sous les latitudes tropicales. Les hauteurs les plus marquées se rencontrent au nord-est, dans les monts Mafinga, où le point culminant approche 2 340 mètres. Ailleurs, de larges dépressions entaillent le plateau, en particulier la vallée du Luangwa et la vallée moyenne du Zambèze, encaissées de plusieurs centaines de mètres et sensiblement plus chaudes que les hautes terres voisines.
Deux grands bassins se répartissent le pays. Le Zambèze et son affluent le Kafue drainent environ les trois quarts du territoire vers le sud, puis vers l'océan Indien. Le quart septentrional appartient au bassin du Congo par le Chambeshi et le Luapula. Le Zambèze dessine la frontière méridionale, franchit les chutes Victoria puis alimente le lac de retenue de Kariba, l'un des plus vastes réservoirs artificiels du monde, partagé avec le Zimbabwe.
Les plans d'eau tiennent une place considérable dans le paysage zambien. L'extrémité méridionale du lac Tanganyika touche le nord du pays, tandis que les lacs Mweru et Bangweulu s'étendent dans la province de Luapula. Autour de ce dernier, les marais du Bangweulu couvrent des milliers de kilomètres carrés et abritent une faune abondante. Les plaines inondables du Zambèze supérieur, dans l'ouest, et celles du Kafue, au centre, connaissent chaque année une crue qui règle la vie agricole et pastorale des populations riveraines.
La forêt claire de miombo domine une grande partie du plateau, relayée par les formations à mopane dans les vallées chaudes et par les prairies humides appelées dambos. Une part importante du territoire relève d'un statut de protection, entre parcs nationaux et zones de gestion cynégétique, ce qui place la Zambie parmi les pays africains ayant réservé les surfaces les plus larges à la conservation de la faune sauvage.