ภูมิศาสตร์กายภาพของจังหวัดโพธิสัตว์มีความหลากหลายประกอบด้วยชีวภูมิภาคที่แตกต่างกัน ตั้งแต่เทือกเขาที่มีป่าไม้ปกคลุมอย่างหนาแน่น ที่ราบอันอุดมสมบูรณ์ ไปจนถึงที่ราบลุ่มโตนเลสาบ ยังคงมีพื้นที่ป่าอยู่ราวร้อยละ 58 ของพื้นที่จังหวัด[5] ทิวเขาบรรทัดประกอบด้วยภูเขาสูงทางทิศตะวันตกถึงตะวันตกเฉียงใต้ของจังหวัด บริเวณเขตติดต่อกับประเทศไทยและชายฝั่งทะเล ความชันของพื้นที่ลาดลงไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือซึ่งเป็นที่ราบอุดมสมบูรณ์ต่อเนื่องเข้าไปในจังหวัดพระตะบอง ที่ซึ่งมีการปลูกข้าวและเก็บเกี่ยวข้าวมากเป็นลำดับต้นของกัมพูชา แม่น้ำโพธิสัตว์มีต้นกำเนิดในทิวเขาบรรทัด ไหลตามทิศทางดังกล่าว และไหลลงโตนเลสาบในที่สุด จังหวัดโพธิสัตว์เป็นจังหวัดหนึ่งใน 9 แห่งที่พื้นที่บางส่วนตั้งอยู่ในเขตสงวนชีวมณฑลโตนเลสาบ[6]