จังหวัดคุนหมิงตั้งอยู่ทางตอนกลางค่อนไปทางตะวันออกของมณฑลยูนนาน ตั้งอยู่ระหว่างละติจูด 24°23' เหนือ และ 26°22' เหนือ และระหว่างลองจิจูด 102°10' ตะวันออก และ 103°40' ตะวันออก มีพื้นที่ทั้งหมด 21,600 ตารางกิโลเมตร ส่วนที่กว้างที่สุดวัดจากตะวันออกไปตะวันตกกว้างประมาณ 140 กิโลเมตร และส่วนที่ยาวที่สุดวัดจากเหนือไปใต้ยาวประมาณ 220 กิโลเมตร

ตัวเมืองคุนหมิงอยู่ในพื้นที่ทะเลสาบอันอุดมสมบูรณ์ ตั้งอยู่ริมฝั่งทิศเหนือของทะเลสาบเตียนฉือ และมีภูเขาล้อมรอบตัวเมืองทั้งด้านเหนือ ตะวันตก และตะวันออก ทะเลสาบเตียนฉือได้รับการขนานนามว่า "ไข่มุกแห่งที่ราบสูง" เป็นทะเลสาบน้ำจืดที่ใหญ่ที่สุดอันดับ 6 ในประเทศจีน และใหญ่ที่สุดในมณฑลยูนนาน ซึ่งมีพื้นที่ประมาณ 340 ตารางกิโลเมตร จังหวัดคุนหมิงตั้งอยู่บนที่ราบสูงยูนนาน–กุ้ยโจว จุดสูงสุดของจังหวัดคุนหมิง คือ สันเขาหม่าจง (马鬃岭) บนภูเขาเจี้ยวจึ (轿子山) ในเทศมณฑลลู่ชวั่น ด้วยความสูง 4,247 เมตรจากระดับน้ำทะเล และจุดต่ำสุด คือ จุดบรรจบของแม่น้ำเซียวและแม่น้ำจินชา ในเขตตงชวน ด้วยความสูง 695 เมตรจากระดับน้ำทะเล ส่วนพื้นที่ใจกลางเมืองสูง 1,891 เมตรจากระดับน้ำทะเล

ห่างจากใจกลางเมืองไปทางตะวันออกเฉียงใต้ประมาณ 96 กิโลเมตร เป็นที่ตั้งของอุทยานป่าหิน อยู่ในเทศมณฑลฉือหลิน ซึ่งเป็นภูมิประเทศแบบคาสต์ในจีนตอนใต้ที่ได้รับการพัฒนาจนเป็นสถานที่ท่องเที่ยวที่สำคัญในมณฑลยูนนาน

สภาพภูมิอากาศ

มณฑลยูนนานมีภูมิอากาศเย็นสบาย ฤดูหนาวอากาศไม่หนาวจัดและฤดูร้อนอากาศไม่ร้อนจัด อุณหภูมิเฉลี่ยตลอดปีอยู่ระหว่าง 15–18 องศาเซลเซียส