Kayseri liegt in der mittleren Region Kızılırmak, wo der südliche Teil Zentralanatoliens und das Taurusgebirge zusammentreffen. Es ist im Osten und Nordosten von Sivas, im Norden von Yozgat, im Westen von Nevşehir, im Südwesten von Niğde und im Süden von Adana und Kahramanmaraş umgeben. Die Flächengröße der Provinz beträgt 17.109 km².

Der wichtigste und höchste Berg in der Provinz Kayseri ist der Berg Erciyes mit einer Höhe von 3.916 Metern. Der Berg Erciyes ist ein erloschener Gruppenvulkan mit zahlreichen Nebenvulkangipfeln auf seiner Oberseite und an seinen Rändern. Die wichtigsten Seen der Provinz sind der Camız-See, der Çöl-See, der Sarıgöl-See, der Yay-See und der Tuzla-See.

Darüber hinaus gibt es Staudämme und Teiche unterschiedlicher Größe. Der Hauptfluss der Provinz ist Kızılırmak.

In weiten Teilen der Provinz Kayseri herrscht Steppenklima. Hier sind die Sommer heiß und trocken, die Winter kalt und schneereich. Da die Provinz jedoch über Bergregionen und dazwischenliegende Ebenen und Becken verfügt, kommen auch einige Höhenlagenfaktoren zum Tragen. In Kayseri dominiert die Steppenvegetation die Berg- und Hügellandschaften sowie die Ebenen. Obwohl in den höher gelegenen Teilen der Provinz gelegentlich Waldbedeckung zu finden ist, ist das Land im Allgemeinen mit zerstörten Wäldern und Büschen bedeckt. Die Zerstörung alter Waldbestände durch den Menschen hat bei der Entstehung dieser Situation eine große Rolle gespielt.

Im südlichen Teil der Provinz, wo sich das Taurusgebirge befindet, gibt es Schwarzkiefern, Rotkiefern, Tannen, Fichten und Eichenarten.

Wälder guter Qualität gibt es rund um die Bezirke Tomarza, Yahyalı und Develi. In den waldlosen Bergen im Landesinneren bedecken Grasland und spärliches Buschwerk große Flächen. Während in den Senken und Ebenen zwischen den Gebirgen früher überwiegend Steppenbewuchs vorherrschte, wurden diese Flächen später zu großen Teilen landwirtschaftlich genutzt. Die Ausläufer der Berge sind im Allgemeinen mit Weinbergen und Gärten bedeckt.