En el territorio continental de Chile, la provincia de Linares ocupa el exacto centro geográfico continental.

Limita al norte con la provincia de Talca, al sur con la región de Ñuble, al oeste con la provincia de Cauquenes y con las comunas de Constitución y Empedrado (Provincia de Talca) y al este con la república Argentina. Situada entre los ríos Maule por el norte (límite con la Provincia de Talca) y Perquilauquén por el sur (límite con la región de Ñuble, la cordillera de los Andes por el este y el río Loncomilla y el valle de Cauquenes por el oeste.

La provincia tiene 10.050 kilómetros cuadrados de superficie y presenta un aspecto preferentemente llano en su sector central (depresión intermedia), sólo interrumpido al noroeste por la cordillera de la Costa y al sur por los lomajes del sector de Parral. El sector cordillerano de la provincia se extiende desde el límite con el valle Central hasta la frontera con Argentina.

Se divide en el sector precordillera y cordillera, a partir de los 900 msnm hasta la frontera con Argentina. La precordillera, con un territorio generalmente de difícil penetración por sus laderas abruptas y ríos encajonados, comprende el pie de monte y los primeros cerros del macizo andino. La cordillera de los Andes, propiamente tal, cuya altura es considerablemente menor respecto de las regiones más septentrionales (promedio inferior a 4.000 msnm), tiene como sus mayores alturas el cerro El Toro (3.081 msnm) y el Nevado de Longaví (3.242 msnm). Entre los numerosos ríos de la provincia, destacan los siguientes: Achibueno, Ancoa, Putagán, Longaví, Melado, Maule, Perquilauquén, Loncomilla y Purapel.