La Región Occidental limita al Norte con el Golfo de México y el Estrecho de la Florida; al Este con las provincias de Villa Clara y Cienfuegos, abarcando las llanuras de Manacas y Real Campiña; al Sur con el Mar Caribe y, al Oeste, con el Golfo de México, enmarcada en un polígono cuya diagonal queda definida por los 85° 01′ W 21° 16′ N y 80° 30′ W 23° 19′ N. Su extensión superficial aproximada es de 31 588,14 km² y desde el punto de vista político-administrativo comprende las provincias de Pinar del Río, La Habana, Artemisa, Mayabeque, Matanzas y el municipio Especial Isla de la Juventud.
El relieve costero ofrece los accidentes geográficos más notables del archipiélago cubano: en la costa norte, las bahías son Honda, de Guadiana, de Cabañas, del Mariel, de La Habana, de Matanzas y de Cárdenas; mientras que en la costa sur figuran las bahías de Corrientes, Cortés y la de Cochinos. En el relieve llano y ondulado que identifica la región sobresale la Cordillera de Guaniguanico, con sus majestuosos mogotes, cuevas, valles, diversidad florística y faunística de reconocido valor mundial, y las Alturas de La Habana-Matanzas, que geomorfológicamente posee varios niveles de terrazas marinas. La mayor elevación de la región es el Pan de Guajaibón con 700 msnm, en la Cordillera de Guaniguanico. Otras elevaciones de importancia son Palenque (372 msnm), Alturas de Bejucal-Madruga-Coliseo (220 msnm), Pan de Matanzas (389 msnm) y la Sierra de la Cañada (303 msnm).
Algunos de sus ríos son Cuyaguateje, Hondo, San Diego, Mayabeque, Almendares, Palma, San Juan, Canímar, Las Nuevas, Río del Medio y Las Casas, cursos que, entre otros usos, respaldan el desarrollo agropecuario del espacio. Los suelos, según el criterio de clasificación del nuevo Atlas Nacional de Cuba, son muy productivos, propios para el progreso agropecuario, aunque en la línea costera noroccidental y en las zonas cenagosas hay presencia de suelos no productivos.
La primera área aprobada para la protección de especies de la flora y la fauna en la Región Occidental fue el Jardín Botánico de La Habana en 1817 y, más adelante, el Decreto 323 de 1923 declaró los Montes Protectores Cayo Malpaís y Cayo Buenavista, ambos en el Golfo de Batabanó, en la entonces provincia de La Habana. En la actualidad posee 45 Áreas Protegidas administradas en las siguientes categorías de manejo: Reserva Natural, 2; Parque Nacional, 5; Reserva Ecológica, 7; Elemento Natural Destacado, 6; Reserva Florística Manejada, 5; Refugio de Fauna, 7; Paisaje Natural Protegido, 7, y Área Protegida de Recursos Manejados, 6.
Por los valores naturales excepcionales de sus Áreas Protegidas, en los últimos años se reconocen internacionalmente para la región 2 Reservas de la Biosfera, 2 Sitios Ramsar, 6 Áreas Importantes para la Conservación de las Aves (IBA) y 1 Paisaje Cultural de la Humanidad. En el ámbito nacional se han declarado Zona de Protección, 1; Monumento Local, 8, y Monumento Nacional, 5.