Geologia e relevo. Cerca de 83% do território estadual encontram-se abaixo de 300m e 60% abaixo de 200m. Duas unidades de relevo compõem o quadro morfológico: terras baixas e planalto. O planalto, extremidade setentrional da Borborema, penetra o estado pelo sul, afastando-se bastante do litoral oriental, ao contrário do que ocorre nos estados da Paraíba e de Pernambuco. Apresenta dorso acinzentado e mais baixo que no estado da Paraíba (somente ao norte de Currais Novos alcança o planalto a cota de 800m de altitude), rebordo tortuoso e pouco escarpado.
As terras baixas cercam o planalto pelos lados de leste, norte e oeste. Compreendem os tabuleiros areníticos, dispostos ao longo dos litorais oriental e setentrional; a faixa de baixos terrenos cristalinos situados a leste da Borborema; a grande superfície tabular na chapada do Apodi (200m de altitude), situada a nordeste do estado e cortada pelos vales dos rios Apodi e Piranhas; e finalmente o peneplano cristalino, com suas grandes extensões de relevo ondulado e do qual despontam esparsamente cristais e picos isolados. Outra forma de relevo característica das terras baixas é a planície aluvial que se desenvolve ao longo dos principais rios, especialmente do Piranhas e do Apodi.
Na porção sudoeste do estado ocorrem alguns maciços isolados com cerca de 600m de altitude, entre os quais se destacam as serras de São Miguel, do Martins e Luís Gomes. É a chamada região serrana do Rio Grande do Norte.
Clima. Três tipos de clima ocorrem no estado: o tropical úmido, com chuvas de outono-inverno (As' do sistema de Köppen), o semi-árido quente (BSh) e o tropical semi-úmido (Aw'), com chuvas de outono. O clima tropical úmido ocorre na baixada litorânea oriental. Registra uma temperatura média de 24° C e uma pluviosidade de 1.000mm, que diminui rapidamente da costa para o interior, passando a 600mm a apenas cinqüenta quilômetros do litoral.
O clima semi-árido quente domina praticamente todo o resto do estado, inclusive o litoral setentrional, dando lugar a uma costa bastante seca. As temperaturas médias alcançam 26o C no interior e a pluviosidade, inferior a 600mm, é sujeita a grande irregularidade, deixando de ocorrer, em alguns anos, a estação chuvosa de outono. O tropical semi-úmido ocorre apenas no extremo oeste. Registra temperaturas médias também elevadas e chuvas outonais mais abundantes que na área semi-árida (mais de 600mm anuais), sobretudo na região serrana, a sudoeste.
A larga planície costeira do Rio Grande do Norte é a única região litorânea do Brasil com clima semi-árido. Ali, a pluviosidade reduzida, os ventos secos e constantes e as temperaturas elevadas fazem do estado o maior produtor brasileiro de sal, com 77 a 85% da produção nacional, conforme o ano.
Hidrografia. A rede hidrográfica compreende rios que correm para o litoral oriental e rios que correm para o litoral setentrional. Os últimos são os mais extensos do estado, como o Apodi e o Piranhas ou Açu. A grande bacia deste abarca inclusive a porção ocidental da Paraíba.
Todos os rios do Rio Grande do Norte apresentam regime intermitente: registram grandes cheias na estação chuvosa e desaparecem na época da estiagem. No interior, numerosas barragens foram construídas, dando origem a açudes como os de Cruzeta, Gargalheiras e Itãs. Na embocadura dos rios do litoral oriental observam-se numerosas lagoas, que ocorrem também nas várzeas dos rios Piranhas e Apodi.
Vegetação. Três formações vegetais revestem o território rio-grandense: a floresta tropical, o agreste e a caatinga. A floresta tropical só é encontrada numa pequena área situada a sudeste, onde forma a extremidade setentrional da floresta litorânea que dá nome à zona da mata nordestina.
O agreste, com uma floresta menos exuberante que a anterior, apresenta um tipo de vegetação de transição para o clima semi-árido do sertão, com composição mista, com espécies da floresta tropical e da caatinga. Domina toda a porção oriental do Rio Grande do Norte, único estado em que essa vegetação chega até o litoral.
A caatinga recobre as porções central e ocidental do estado. É o tipo de vegetação que ocupa maior área, cabendo-lhe aproximadamente noventa por cento da superfície estadual. Na fímbria litorânea observa-se a característica vegetação de mangue.
