發生在第三紀的阿爾卑斯-喜馬拉雅板塊運動形成了現在的伊比利亞半島（La Peninsula Iberica），而這無疑是南歐地理史上最重要的一段。


伊比利亞半島的形態在第三紀已經完全形成。其中包括比利牛斯山脈（Pirineos），貝提卡山脈（Beticas），坎特布裏斯山脈（Cantabrica），伊比利亞山脈（Iberica）以及莫雷娜山脈（Sierra Morena），埃布羅（Ebro）盆地，瓜達爾基維爾河（Guadalquivir），還有加里西亞斷層（macizo Galaico）的形成。中部地形和托雷多山脈（Montes de Toledo）的形成也是這次板塊運動的結果，還因此形成高原間的高度落差。這些大陸版塊運動造成的痕跡從造山運動開始到我們現今看到的情況，相差無幾。

西班牙的地形種類十分多樣，平均海拔660米，是歐洲平均海拔的兩倍，其中包括西班牙第一高峰，位於德內裏菲島（Tenerife）的泰德峰（Teide, 3718米），位於格拉納達境內的莫爾奧森峰（Mulhacen, 3478米），以及比利牛斯山的安埃托峰（Aneto, 3404米）。由於靠近的海洋和地理位置不盡相同，西班牙境內各個海岸線的氣候也差異巨大。總體來講，西班牙的地形分為中部的卡斯迪亞高原，分別有南北兩個副高地，中部山脈和托雷多山脈，而此高地也被其他山脈環繞，包括加里西亞山脈，比斯卡山脈和莫雷娜山脈。另外半島以外的比利牛斯山脈，貝提卡山脈以及嘉泰蘭山脈也對半島的地理形態有很大影響。至於加納利群島(Islas Canarias)，它擁有長達1546千米的海岸線，其土地的大部分是由火山噴發的火山岩累積形成的。而巴厘阿裏群島(Baleares)又是另一番景象，馬略卡(Mallorca)島嶼上坐落著特拉木塔娜山脈(Tramuntana)，而梅諾卡(Menorca)島除了多羅（El Toro, 357 米）和由於伊比薩島的影響而形成的薩塔萊亞薩(Sa Talaiassa)和普伊格格羅斯(Puig Gros)以外，沒有超過海拔300的地段。

西班牙全境50萬5千9百55平方公里，是世界上國土面積較大的國家之一。

國土總面積的絕大部分位於伊比利亞半島上，剩下的，巴厘阿裏群島和加納利群島佔據了一萬二千五百平方公里，而位於北非的兩個海濱城市休達(Ceuta)和梅利利亞(Melilla)共有約32平方公里的面積。伊比利亞半島是南歐的最南端，距離非洲大陸僅有14千米的距離，這讓西班牙的地理位置極具戰略意義：一面在地中海上擁有重要地位，一面又掌握著通向非洲，美洲的關口。而由於半島的特殊地理結構，有使上至大西洋，下至地中海都有寬闊的海岸線。在北緯36-43度之間的西班牙既有北大西洋的溫帶氣候，又有地中海大陸性氣候，於是在西班牙北部氣候潮濕，青山綠水，森林茂密，而在靠近地中海的南部相對乾燥。


西班牙大部分的地區都陽光普照，年平均日照天數達到了300天左右。夏季炎熱乾燥，冬季溫和伴有降雨。全年最高的溫度通常出現在7、8月，在一些地區氣溫將超過攝氏40度。