Por su extensión territorial, es una de las provincias más pequeñas del país. Es llana hacia el sudoeste, el resto es montañosa, destacándose las Cuchillas del Toa y de Baracoa, y la Sierra de Purial. En esta última se localiza la Loma del Gato, con mil 181 metros de altitud.
Las costas sur y norte son altas. Hacia el sur se encuentra la Bahía de Guantánamo. Los ríos más importantes son el Toa, y el Guantánamo. La temperatura media anual fluctúa entre 24 y 27 grados Celsius en la zona llana, y entre 15 y 24 grados Celsius en la parte montañosa.
Su principal renglón económico es la agricultura: cultivo de caña de azúcar, frutales, cítricos, café, cacao, viandas y hortalizas. Posee también grandes áreas de reserva forestal.
La rama industrial cuenta con seis centrales azucareros, un combinado poligráfico -uno de los mayores de la isla-una planta procesadora de aceite de coco, minas de sal y una industria elaboradora de este mineral, así como otra para la producción de derivados del cacao, fábricas de bebidas, tabacos, y otras de la industria alimentaria, entre otras muchas instalaciones.
Tiene gran importancia económica el puerto de Boquerón, al sur, por donde se exporta azúcar, entre otras mercancías. En las costas norte y sur hay también subpuertos dedicados, esencialmente, a la actividad de cabotaje. La provincia desarrolla la masa ganadera vacuna, así como la avícola y porcina.
En el sur, en el municipio de Caimanera, se encuentra la Base Naval de Guantánamo, porción del archipiélago cubano ocupado por Estados Unidos desde 1902.
El territorio se subdivide en 10 municipios: Baracoa, Caimanera, El Salvador, Imías, Maisí, Manuel Tames, Niceto Pérez, San Antonio del Sur, Yateras y Guantánamo, cabecera provincial.