Le département des Hautes-Pyrénées fait partie de la région Midi-Pyrénées. Il est limitrophe des départements des Pyrénées-Atlantiques, du Gers, de la Haute-Garonne, et de la province de Huesca (Espagne) .
Trois régions naturelles bien distinctes composent le paysage haut-pyrénéen : la montagne et ses vallées, les coteaux et les plaines.
La montagne, c’est-à-dire les Pyrénées, recouvre, au sud, la moitié du territoire du département. Elle forme une barrière naturelle entre la France et l’Espagne, ne permettant qu’un seul accès routier vers l’Aragon par le tunnel Aragnouet-Bielsa. 35 de ses pics dépassent 3 000 m et le pic du Vignemale, à 3 298 m, en est le point culminant.
Deux zones géologiques distinctes caractérisent cette région de montagnes :
la chaîne dite « axiale », où l’on trouve les plus hauts sommets des Pyrénées françaises comme le Vignemale, qui culmine à 3 298 m ;
une zone de chaînons plissés sédimentaires.
Moins élevées mais plus massives que les reliefs alpins, elles isolent de nombreuses vallées encaissées et « cul-de-sac » naturels, véritables microcosmes conservés par ces murailles de pierre.
L’altitude des Pyrénées s’estompe progressivement en remontant vers le nord, et les montagnes cèdent la place au piémont, limité à l’est par le vaste plateau de Lannemezan (à 600 m environ), véritable château d’eau du département où naissent de nombreuses rivières des bassins de la Garonne et de l’Adour (Gers, Baïse, Save, Gimone, Midou, Douze). Ce plateau morainique formé au Quaternaire par la débâcle des glaciers est sujet à un climat relativement rude.
Plus à l’ouest et au nord, le piémont laisse filtrer des vallées plus larges qui attirent la majorité de la population du département. C’est là un pays vallonné, au climat plus clément.
À l’ouest, le bassin du Gave de Pau ou Lavedan forme une large vallée de Lourdes à Argelès-Gazost.
Au centre, on trouve la vallée de Campan dominée par le Pic du Midi, le col du Tourmalet, les massifs du Néouvielle et de l’Arbizon.
À l’est, la vallée de la Neste se déroule jusqu’à Arreau où se rejoignent les vallées d'Aure et du Louron.
Les vallées sont reliées entre elles par des cols d’altitude parfois élevée tel le Soulor, le Tourmalet, l’Aspin ou encore le Peyresourde.