Die oberbayerischen Landschaften haben viele Gesichter: Im Süden befinden sich mit Wetterstein- und Mangfallgebirge sowie den Chiemgauer und den Berchtesgadener Alpen Teile der nördlichen Kalkalpen. Auch der höchste Berg Deutschlands, die Zugspitze (2962 Meter), liegt im südlichen Oberbayern.
In der sich im Norden anschließenden Voralpenlandschaft gibt es viele Seen – unter anderem den Ammersee, Starnberger See, Walchen- und Kochelsee, Staffelsee, Tegernsee und Schliersee. Der größte bayerische See ist der Chiemsee. Der Königssee im Berchtesgadener Land ist der tiefste See Deutschlands.
Zur Donau hin fällt die Oberbayern langsam ab. Im Norden hat Oberbayern zudem Anteil an der Fränkischen Alb und dem Altmühltal. Die wichtigsten Flüsse in Oberbayern sind Donau, Altmühl, Lech, Isar, Inn und Salzach.