สกลนคร เป็นจังหวัดหนึ่งในภาคตะวันออกเฉียงเหนือตอนบนตั้งอยู่ในแอ่งสกลนคร และเป็นศูนย์ปฏิบัติการกลุ่มจังหวัดภาคตะวันออกเฉียงเหนือตอนบน 2 ซึ่งเป็นแหล่งชุมชนตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์สืบเนื่องจวบจนปัจจุบัน ทั้งนี้จังหวัดสกลนครยังเป็นเมืองเก่าแก่ที่มีความสำคัญและหลากหลายในด้านต่าง ๆ โดยเฉพาะทางด้านสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติ ประวัติศาสตร์ สังคม การเมือง ศาสนา และวัฒนธรรมทั้งในระดับชาติและระดับท้องถิ่น และเป็นจังหวัดศูนย์กลางในการพัฒนาทรัพยากรมนุษย์และศูนย์กลางทางการศึกษา อันเป็นสถานที่ตั้งของสถานศึกษาขนาดใหญ่ใน กลุ่มจังหวัดสนุก (สกลนคร นครพนม และมุกดาหาร)คำว่า “สกลนคร” มาจากคำภาษาบาลี และสันสกฤต สกล [สะ-กะ-ละ] หมายความว่า โดยรวม ครอบคลุม หรือทั้งหมด และคำว่า “นคร” [นะ-คะ-ระ] หมายถึงแหล่งที่อยู่หรือเมือง ดังนั้นชื่อที่แท้จริงของเมืองหมายความว่า “นครแห่งนครทั้งมวล” ลักษณะภูมิประเทศโดยทั่วไปเป็นที่ราบสูง สูงกว่าระดับน้ำทะเลโดยเฉลี่ยประมาณ 172 เมตร ด้านทิศเหนือของจังหวัด (บริเวณอำเภอบ้านม่วง อำเภอคำตากล้า อำเภอสว่างแดนดิน อำเภออากาศอำนวย และอำเภอเจริญศิลป์) มีลักษณะภูมิประเทศเป็นที่ราบลุ่มลอนคลื่นไม่สม่ำเสมอกัน ใช้น้ำจากลำห้วยสาขาในการทำนา ทิศเหนือของอำเภออากาศอำนวยเป็นที่ราบน้ำท่วมถึง เนื่องจากติดกับแม่น้ำสงคราม ทำให้เหมาะแก่การทำนากว่าพื้นที่โดยรอบ แต่พื้นที่ส่วนใหญ่เป็นป่าทาม ที่ขึ้นริมน้ำและปล่อยรกร้างว่างเปล่า ส่วนทางตอนใต้มีลักษณะเป็นแอ่งกระทะขนาดใหญ่ เรียกว่าแอ่งสกลนคร จุดต่ำสุดของแอ่งคือ ทะเลสาบหนองหาน อำเภอเมืองสกลนคร และหนองญาติ อำเภอเมืองนครพนม นอกจากนี้ยังมีทิวเขาภูพานทางด้านทิศตะวันตกและทิศใต้บริเวณอำเภอภูพานและอำเภอกุดบาก มีลักษณะภูมิประเทศแบบภูเขาสูงสลับกับที่ราบลูกคลื่นที่อยู่ช่วงกลางระหว่างทิวเขาภูพานในเขตจังหวัดกาฬสินธุ์และจังหวัดสกลนคร

ลักษณะภูมิประเทศของภาคตะวันออกเฉียงเหนือเป็นที่ราบสูง มีทิวเขาล้อมรอบทั้งด้านทิศตะวันตกและด้านใต้ ได้แก่ ทิวเขาเพชรบูรณ์ และทิวเขาดงพญาเย็นอยู่ทางตะวันตก ทิวเขาสันกำแพงและทิวเขาพนมดงรักอยู่ทางด้านใต้ ทำให้ฝนที่เกิดจากมรสุมตะวันตกเฉียงใต้มีน้อย ส่วนมากเป็นฝนที่เกิดจากร่องความกดอากาศต่ำพายุดีเปรสชันจากอ่าวตังเกี๋ยและทะเลจีนใต้ที่เคลื่อนผ่านเข้ามาระหว่างเดือนสิงหาคม-กันยายน ค่าปานกลางของปริมาณน้ำฝนจังหวัดสกลนครประมาณปีละ 1,578 มิลลิเมตร สกลนครมีลักษณะอากาศหนาวอย่างชัดเจนกระแสลมที่เย็นและแห้ง หย่อมความกดอากาศสูงที่แผ่ปกคลุมมาจากประเทศจีน ส่งผลกระทบต่อดินฟ้าอากาศในจังหวัดสกลนครมาก เนื่องจากลักษณะภูมิประเทศเป็นแอ่งกระทะ และมีฉากรับลมเป็นทิวเขาภูพาน ประกอบกับเมื่อมีลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือจากประเทศจีนที่พัดเข้ามา เมื่อพัดผ่านหนองหานน้ำจะเป็นตัวลดอุณหภูมิลง จึงทำให้สกลนครมีอากาศที่หนาวเย็นกว่าพื้นที่อื่น จังหวัดสกลนครเคยมีอุณหภูมิต่ำสุดจนถึง -1.4 องศาเซลเซียส เมื่อวันที่ 2 มกราคม พ.ศ. 2517 ที่สถานีอากาศเกษตร อำเภอเมืองสกลนคร และวัดได้ 2.5 เมื่อวันที่ 24 ธันวาคม พ.ศ. 2542 สถานีตรวจอากาศเกษตรสกลนคร ซึ่งเป็นสถิติอุณหภูมิพื้นราบที่ต่ำสุดของประเทศไทยในขณะนี้