Es la séptima mayor provincia del país, en cuanto a extensión territorial. Al norte, centro y sur, posee llanuras con diferentes características: la del centro es ondulada, al norte aparecen las Alturas de Bamburanao-Jatibonico, y al sureste el extremo oriental de las sierras de Trinidad y la de Sancti Spíritus, ambas muy abruptas con numerosas cuevas y saltos de agua. Las costas norte y sur son en su mayoría pantanosas.
La temperatura media anual en la zona montañosa varía entre 17 y 24 grados Celsius, y en la llana entre los 24 y los 27 grados Celsius. La lluvia media anual en la llanura es de mil 538 milímetros. La cantidad de días lluviosos oscila entre 100 y 110. Los vientos predominantes son del norte al nordeste.
Entre las corrientes hídricas más importantes se encuentra el río Zaza, con una longitud de 140 kilómetros, el cual se encuentra regulado por la presa de igual nombre, la mayor del país, con mil 20 millones de metros cúbicos de agua, y el río Agabama, con 75 kilómetros dentro de la provincia, que corre entre las montañas de Trinidad y las de Sancti Spíritus.
En la rama agrícola se encuentra su mayor potencial económico, con grandes áreas cultivadas de caña de azúcar y tabaco, deviniendo una de las zonas más importantes del país en la producción de ese último renglón, especialmente en el municipio de Cabaiguán. También se cultivan viandas, hortalizas y frutas. Esa provincia es igualmente una de las mayores productoras de arroz de la isla, ya que aporta el 25 por ciento de la demanda nacional del cereal. El café y la miel de abejas, se incluyen entre los rubros fundamentales de esa parte de Cuba.
Los sectores montañosos de la provincia espirituana tienen un peso fundamental en la economía del territorio, dado el desarrollo de los programas forestales y del cultivo de café, en los cuales participan unas 15 mil de personas.
Los nueve centrales azucareros con que cuenta la provincia, una fábrica de cemento, diferentes industrias de productos alimenticios, y una refinería de petróleo, dan igualmente un gran aporte a la economía cubana. En el territorio también existen empresas para el desarrollo del ganado, en particular, del vacuno lechero y el avícola. De igual forma, se destaca la acuicultura, debido a que la región espirituana cuenta con el mayor volumen de agua embalsada del país.
La ciudad de Trinidad, por las características de su arquitectura colonial y cultural, declarada Patrimonio de la Humanidad por la Organización de Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO), constituye un centro turístico de gran importancia nacional e internacional.
Sancti Spíritus está subdividida en ocho municipios, para ser junto con Cienfuegos y Las Tunas las provincias con menor número de instancias a ese nivel en el país. Ellos son: Cabaiguán, Fomento, Jatibonico, La Sierpe, Taguasco, Trinidad, Yaguajay y Sancti Spíritus, cabecera provincial.