De provincie Pedernales heeft een totale oppervlakte van 2.080,5 km2 . Het heeft 4,3% van de oppervlakte van de Dominicaanse Republiek en is de 7e (van de 31 plus het Nationale District) grootste provincie.
De provincie ligt op het schiereiland Barahona. De Sierra de Bahoruco ("Bahoruco-gebergte") ligt in de noordelijke helft van de provincie; de hoogste berg, en de hoogste berg van de provincie, is Loma del Toro, 2.367 m boven de zeespiegel, in de grens met de provincie Independencia.
De rest van de provincie wordt gevormd door savannes en vlaktes van kalksteenrotsen. De savannes liggen dicht bij de kust, zoals de Sansón Savanna in Oviedo en de Pedernales Savanna rond de stad Pedernales.
Verschillende kleine eilanden behoren tot de provincie. De belangrijkste eilanden zijn Beata en Alto Velo.
De hoogte van Pedernales, de hoofdstad van de provincie, is 22 m boven de zeespiegel.
De enige belangrijke rivier is de Pedernales rivier, met zijn zijrivier Mulito. De Pedernales rivier markeert de Dominicaans-Haïtiaanse grens.
Er zijn verschillende lagunes (een lagune is een klein meer dicht bij de zee) met brak water. De belangrijkste is de Laguna de Oviedo, aan de oostkust en vlakbij de stad Oviedo, met een oppervlakte van 28 km2 . Aan de westkust is de belangrijkste lagune Laguna Salada, met een oppervlakte van 1,8 km2 .
Klimaat
Het klimaat van de provincie is tropisch, het grootste deel van het jaar heet, maar in de bergen is het koeler. Het is erg droog in de savannes en vlakten, met lange droogtes, maar in het hooggebergte valt vaak regen.