จังหวัดหนองบัวลำภู  อยู่ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศไทย อยู่ห่างจากกรุงเทพ ฯ ตามทางหลวงหมายเลข ๒๑๐ เป็นระยะทางประมาณ ๖๑๐ กิโลเมตร หรือตามเส้นทางหลวงหมายเลข ๒๒๘ ประมาณ ๕๒๐ กิโลเมตร มีพื้นที่ประมาณ ๓,๘๖๐ ตารางกิโลเมตร หรือประมาณ ๒,๔๑๒,๐๐๐ ไร่ ประมาณร้อยละ ๒.๓๐ ของภาคตะวันออกเฉียงเหนือ มีอาณาเขตติดต่อกับจังหวัดใกล้เคียงคือ
            ทิศเหนือ ติดต่อกับอำเภอน้ำโสม อำเภอบ้านผือ จังหวัดอุดรธานี
            ทิศตะวันออก ติดต่อกับอำเภอบ้านผือ อำเภอกุดจับ อำเภอหนองวัวซอ จังหวัดอุดร ฯ
            ทิศใต้ ติดต่อกับอำเภอสีชมพู กิ่งอำเภอหนองนาคำ จังหวัดขอนแก่น
            ทิศตะวันตก ติดต่อกับกิ่งอำเภอภูกระดึง อำเภอวังสะพุง อำเภอผาขาว และกิ่งอำเภอเอราวัณ จังหวัดเลย
ลักษณะภูมิประเทศ
            ลักษณะภูมิประเทศส่วนใหญ่จะเป็นแอ่งที่ราบมีภูเขาล้อมรอบ เทือกเขาที่สำคัญคือ เทือกเขาภูพาน อยู่ทางทิศตะวันออกของพื้นที่จังหวัด โดยทอดแนวยาวมาจากริมฝั่งแม่น้ำโขงตอนเหนือในเขตอำเภอสังคม จังหวัดหนองคาย ผ่านเข้ามาในเขตอำเภอน้ำโสม จังหวัดอุดร ฯ และเข้าสู่เขตอำเภอสุวรรณคูหา และอำเภอโนนสัง จังหวัดหนองบัวลำภู และเข้าไปในเขตอำเภอกระบวน จังหวัดขอนแก่น ผ่านไปในเขตจังหวัดกาฬสินธิ์ จังหวัดสกลนคร และจังหวัดนครพนม
            พื้นที่โดยทั่วไปเป็นที่ราบสูง บางส่วนเป็นพื้นที่ลูกคลื่น ลอนตื้น มีความสูงประมาณ ๒๐๐ เมตร จากระดับน้ำทะเล ทางตอนบนของจังหวัดเป็นพื้นที่ภูเขาสูง แล้วลาดเข้าไปทางด้านทิศใต้และทิศตจะวันออก พื้นที่ส่วนใหญ่เป็นดินปนทรายและลูกรัง ไม่สามารถเก็บบน้ำ หรืออุ้มน้ำในฤดูแล้ง

            โครงสร้างทางธรณีวิทยา  ประกอบด้วย กลุ่มหินสามกลุ่มใหญ่คือ กลุ่มหินโคราช กลุ่มหินราชบุรี และกลุ่มหินตะนาวศรี
                กลุ่มหินโคราช  พบในเขตอำเภอเมือง ฯ อำเภอศรีบุญเรือง ฯ อำเภอนากลาง และอำเภอนาวัง โดยเฉพาะในเขตอำเภอเมือง ฯ บริเวณหลักกิโลเมตรที่ ๑๐๑ บนทางหลวงแผ่นดินหมายเลข ๒๑๐  หนองบัวลำภู - อุดรธานี จะพบสุสานหอยกาบคู่ แสดงว่าบริเวณนั้นเคยเป็นทะเลมาก่อน
                ในกลุ่มหินโคราช มีหน่วยหินที่ควรทราบ ดังนี้
                    หน่วยหินภูพาน และพระวิหาร  ประกอบด้วยหินทราย หินกรวด และหินซิลท์ โดยหน่วยหินภูพานจะอยู่บนชั้นของหน่วยหินพระวิหาร พบที่บริเวณเทือกเขาภูพานทางด้านตะวันออก และทางตอนใต้ของจังหวัดในเขตอำเภอเมือง ฯ และอำเภอโนนสัง
                    หน่วยหินภูกระดึง  เรียงตัวอยู่ล่างสุดของกลุ่มหินโคราช ซึ่งมีอายุมากที่สุด ประกอบด้วยหินชนวน หินซิลิคอน มีหินทรายและหินกรวดปะปนอยู่ด้วย พบบริเวณอำเภอเมือง ฯ อำเภอศรีบุญเรือง อำเภอนากลาง และอำเภอนาวัง
                กลุ่มหินราชบุรี  พบบริเวณกลุ่มเขาโดด ในเขตอำเภอสุวรรณคูหา อำเภอศรีบุญเรือง อำเภอนากลาง และอำเภอนาวัง ประกอบด้วยหินปนสีเทาอ่อน หินทราย หินดินดาน และหินกรวดมน
                กลุ่มหินตะนาวศรี  หน่วยหินที่พบคือหน่วยหินแก่งกระจาน ประกอบด้วยหินดินดานสีเทาเข้ม หินทรายขาว พบในเขตอำเภอนากลาง และอำเภอนาวัง ติดต่อกับจังหวัดเลย ชั้นหินคดโค้งรูปกระทะหงาย นับว่าเป็นโครงสร้างทางธรณีวิทยาของพื้นที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ที่ถูกยกตัวขึ้นสูงจากระดับน้ำทะเล ทำให้เกิดภูมิประเทศแบบโค้งงอ และรอยเลื่อน บริเวณนี้มีน้ำทะเลนำตะกอนมาสะสม เมื่อประมาณ ๗๐ - ๑๓๕ ล้านปีมาแล้ว มีการไหวตัวของเปลือกโลก ทำให้แอ่งโคราชยกตัวสูงขึ้นอย่างช้า ๆ เป็นบริเวณกว้าง ทำให้เกิดโค้งกระทะคว่ำ และโค้งกระทะหงาย
ทรัพยากรธรรมชาติ
            จังหวัดหนองบัวลำภู  มีทรัพยากรธรรมชาติอุดมสมบูรณ์ มีพื้นดินกว้างใหญ่ไพศาลเหมาะแก่การเพาะปลูก และเลี้ยงสัตว์ นอกจากนั้นยังเป็นพื้นที่ภูเขา และป่าไม้อันเป็นแหล่งกำเนิดต้นน้ำลำธาร และเป็นที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่า และสัตว์น้ำอีกด้วย
            ทรัพยากรดิน  ลักษณะดินส่วนใหญ่ จะมีดินชั้นบนเป็นดินร่วนปนทราย หน้าดินค่อนข้างตื้น ชั้นล่างยังคงความเป็นดินเหนียว ดินลูกรัง มีการระบายน้ำค่อนข้างเร็ว ส่วนใหญ่อยู่ในเขตอำเภอศรีบุญเรือง ถึงอำเภอโนนสัง อำเภอเมือง ฯ ส่วนดินเหนียวปนทรายชั้นล่างเป็นดินลูกรัง อยู่ในเขตอำเภอสุวรรณคูหา
            ชุดดินที่พบได้แก่ ดินชุดโพนพิสัย ร้อยเอ็ด และโคราช ซึ่งเป็นดินร่วนปนทราย ค่อนข้างเป็นกรดถึงเกือบเป็นกลาง มีความอุดมสมบูรณ์ตั้งแต่ปานกลางวถึงขั้นต่ำ มีความสามารถระบายน้ำตั้งแต่ต่ำถึงดี
                ดินชุดโคราช  เกิดจากการทับถมของตะกอนลำน้ำเก่า บนลานตะพักระดับต่ำ มีสภาพพื้นที่ราบเรียบ ดินชั้นบนเป็นดินร่วนปนทราย สีน้ำตาลปนเทา ดินชั้นล่างเป็นดินร่วนเหนียวปนทราย มีจุดประสำน้ำตาลแก่ เป็นกรดปานกลางถึงกรดจัด มีความอุดมสมบูรณ์ต่ำ ปกติใช้ทำนา อาจปลูกพืชไร่เช่นยาสูบ แตงโม หรือข้าวโพด ได้หลังการเก็บเกี่ยวข้าวแล้ว
                ดินชุดโพนพิสัย  เกิดจากการพัฒนาของตะกอนที่ถูกนำมาทับถมบนหินตะกอนเนื้อละเอียด ที่กำลังผุพังสลายตัว สภาพพื้นที่ทั่วไปเป็นลูกคลื่นลอนลาด มีหน้าดินตื้น พบลูกรังในระดับ ๕๐ เซนติเมตรจากผิวดิน ดินชั้นบนเป็นดินร่วนปนทราย ดินชั้นล่างเป็นดินเหนียวปนลูกรังที่มีสีแดงปนเหลือง ดินชั้นล่างสุดเป็นดินเหนียวที่เกิดจากการสลายตัวของหินพื้น การใช้ประโยชน์ส่วนมากยังเป็นป่าเต็งรัง บางพื้นที่ใช้ปลูกพืชไร่