Пензенская область расположена в юго-восточной части Восточно-Европейской равнины.
Территория области холмистая за счет западных склонов Приволжской возвышенности, которые постепенно спускаются к Окско-Донской равнине. Наиболее высокая часть области – Сурское водораздельное плато. Оно расположено по правую сторону реки Суры и занимает почти 1/5 часть территории.
На территории области выделяют три основные возвышенности: Сурская шишка с высотами более 320м, Сурско-Мокшанская и Керенско-Чембарская возвышенности с высотами 270-290 м.
Пензенская область расположена между 42° и 47° восточной долготы и между 54° и 52° северной широты.
Протяжённость с запада на восток — на 330 км.
Протяжённость с севера на юг — на 204 км.
Площадь — 43,2 тыс. км².
Самая высокая точка на территории — 342,037 м над уровнем моря.
Самая низкая точка на территории — 99 м над уровнем моря.
Географический центр Пензенской области имеет координаты 53°10’северной широты и 44°34’ восточной долготы. Находится в 26 км к западу от Пензы, между селами Дубенское и Загоскино.
В области насчитывается свыше 3000 рек и ручьёв общей протяжённостью 15 458 км. Речной сток ориентировочно оценивается в 5—5,5 км³. Наиболее крупные из рек — Сура, Мокша — относятся к бессточному бассейну Каспийского моря (река Волга) ; Хопёр, Ворона (водосборный бассейн реки Дон) . Река Пенза, приток Суры, дала название областному центру.
Одно из уникальнейших природных явлений Пензенской области — истоки реки Хопёр, берущие свое начало из чистейших родников. Часть озёр взята под охрану как памятник природы.
На территории области насчитывается около 1500—2000 родников, самый известный из них — «Кувака» в одноимённом селе. Часть родников взята под охрану как памятник природы, многие причислены к святым источникам.
В области большую площадь занимают искусственные водоёмы, в том числе:
Сурское водохранилище (Сурское море) — самый крупный водоём в регионе.
Вадинское водохранилище