Diyarbakır, Türkiye’nin Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nde yer alan bir ildir. Yüzölçümü 15 101 km² olan bu bölge, 1,8 milyonu aşan nüfusuyla ülkenin en kalabalık on ikinci ili konumundadır. İl, Adıyaman, Batman, Bingöl, Elazığ, Malatya, Mardin, Muş ve Şanlıurfa ile komşudur ve toplam 17 ilçeden oluşur. Araç plakası kodu ise 21’dir.
Coğrafi konumu itibarıyla Diyarbakır, Mezopotamya’nın kuzeyinde, Güneydoğu Anadolu’nun ortasında bulunur. Şehir, dağlarla çevrili bir alanda yer alır; ortası hafifçe çukurlaşmış ve Güneydoğu Torosların kollarıyla çevrilidir. En yüksek nokta, Muş sınırına yakın Andok Dağı (2 830 m) iken, deniz seviyesinden ortalama yüksekliği 650 metredir.
İklim olarak karasal bir yapı hakimdir; yazlar oldukça sıcak, kışlar ise Doğu Anadolu’ya göre daha ılımandır. Ortalama en yüksek sıcaklık 40,2 °C, en düşük ay ortalaması –10,1 °C iken, kayıtlara geçen en yüksek sıcaklık 48,4 °C (29 Temmuz 1946) ve en düşük sıcaklık –25,7 °C (11 Ocak 1933) olarak ölçülmüştür. Yıllık yağış miktarı ortalama 496 mm olup, yağışların sadece %2’si yaz aylarında gerçekleşir; dağlık bölgelerde ise bu oran artar.
Doğal bitki örtüsü bozkırdır; otlu bitkiler ilkbaharda çiçek açar, ancak yağışların kesilmesiyle yazın kurur. Dağ yamaçlarında meşe, ardıç ve çeşitli yabani meyve ağaçları, vadilerde ise söğüt, çınar, ceviz ve kavak bulunur. Toprakların %33’ü orman ve fundalık, %40’ı ekili arazi, %22’si ise çayır ve meralarla kaplıdır.
Şehrin ana su kaynağı Dicle Nehri olup, bu nehir ve üzerindeki barajlar (Dicle, Devegeçidi, Kralkızı, Silvan) hidroelektrik üretimi ve sulama faaliyetlerine önemli katkı sağlar.