Von den sechs großen Gebirgssystemen verlaufen fünf in West-Ost-Richtung. Im Norden sind es die Pyrenäen (bis 3400 Meter), die die Begrenzung zum restlichen festländischen Europa bilden. Westlich an die Pyrenäen schließt sich das parallel zur Nordküste verlaufende Kantabrische Gebirge (mit den höchsten Erhebungen in den Picos de Europa bei 2600 Metern) an. Dieses fächert sich an seinem Westende in Galicien und dem nördlichen Portugal in eine Vielzahl niederer Mittelgebirgszüge auf. Ebenfalls in West-Ost-Richtung verläuft etwa in der Mitte der Halbinsel das Kastilische Scheidegebirge, das sich in verschiedene Blöcke gliedert und Höhen bis 2600 Metern aufweist. In Portugal setzt es sich mit der Serra da Estrela fort. Weiter südlich trennt die niedrigere (bis 1300 Meter) und ebenfalls von West nach Ost verlaufende Sierra Morena das Zentrale Hochland von der Senke des Guadalquivir. Im äußersten Süden schließlich verläuft die Betische Kordillere entlang der Mittelmeerküste von Gibraltar bis südlich von Valencia. Die Balearen sind geologisch ihre nordöstliche Fortsetzung. Auf der Betischen Kordillere befindet sich mit dem Mulhacén (3482 Meter) in der Sierra Nevada der höchste Punkt auf Spaniens Festland und der Iberischen Halbinsel. Der höchste Berg auf spanischem Staatsgebiet ist allerdings mit 3718 Metern Höhe der Pico del Teide auf der Kanaren-Insel Teneriffa. Das Iberische Randgebirge mit Höhen bis zu 2300 Metern verläuft hingegen in Nordwest-Südost-Richtung etwa östlich einer Linie Burgos-Valencia.

Zwischen den Gebirgsketten verlaufen die fünf großen Flusssysteme, von denen vier eine Ost-West-Orientierung aufweisen, in den Atlantik münden und ihren Ursprung im Iberischen Randgebirge, der großen Wasserscheide der Halbinsel, haben. Das Becken zwischen dem Kantabrischen Gebirge und dem Kastilischen Scheidegebirge wird durch den Duero entwässert. Weiter südlich verlaufen der Tajo und der Guadiana ebenfalls von Osten nach Westen. Das gleiche gilt für den Guadalquivir südlich der Sierra Morena. Die Senke zwischen dem Iberischen Randgebirge und den Pyrenäen hingegen wird durch den Ebro zum Mittelmeer entwässert. Dieser Strom entspringt im Kantabrischen Gebirge und verläuft in Nordwest-Südost-Richtung.

Das Klima in Spanien kann grob in folgende Zonen gegliedert werden: Atlantisches Klima: an der nördlichen Atlantikküste: Galicien, Asturien, Kantabrien, Baskenland, Navarra (Norden). Vor allem im Winter Niederschläge, sehr milde Winter und Sommer (siehe Klimadiagramm von Santander). Ozeanisch-Kontinentales Klima: im Zentrum der Iberischen Halbinsel: Kastilien-León, Madrid, La Rioja, Navarra, Kastilien-La Mancha, Extremadura und Andalusien. Sehr kalte Winter mit regelmäßigen Schneefällen im Norden und heiße Sommer, hauptsächlich im Winter Niederschläge. Kontinentales Mittelmeerklima: in Aragón, Katalonien, Valencia (Hinterland), Murcia, Kastilien-La Mancha und Andalusien. Niederschläge vor allem in Frühling und Herbst. Heiße Sommer und kalte Winter; die täglichen Temperaturschwankungen können 25 °C betragen. Mittelmeerklima: in Katalonien, auf den Balearen, in Valencia, Murcia und Andalusien. Niederschläge fallen vor allem im Frühjahr und Herbst, zum Teil wolkenbruchartig (erste Septemberwoche). Durch die von Norden nach Süden abnehmende Niederschlagsmenge (Barcelona 640 mm, Tortosa 524 mm, Valencia 454 mm, Alicante 336 mm, Almería 196 mm) kann das Mittelmeerklima in ein feuchtes und trockenes unterschieden werden. Die Temperaturen sind im Winter mild, im Sommer ist es heiß, teilweise auch heiß-feucht. Subtropisches Klima: auf den Kanaren. Milde Temperaturen (18 bis 24 °C) fast über das ganze Jahr, einen Winter gibt es so gut wie nicht (Durchschnittstemperaturen in Santa Cruz de Tenerife: 17,9 °C im Januar und 25,1 °C im August). Die Niederschläge auf den Kanaren variieren sehr stark in den einzelnen Regionen der Inseln. Gebirgsklima: in den Höhenlagen der Pyrenäen, des Kastilischen Scheidegebirges, des Kantabrischen- und Iberischen Gebirges und der Betischen Kordillere. Lange, kalte Winter und kurze, frische Sommer.