Der größte Teil Sambias besteht aus relativ wenig reliefierten Hochebenen zwischen 1.000 und 1.400 m ü. NN. Diese Hochebenen sind allerdings höchst unterschiedlich. Im Norden liegt der riesige Kraterboden des Bangweulubassins, das im Süden von der Hochebene des Copperbelt, im Westen vom langen Luapulatal, im Norden von den Mporokosobergen und im Osten vom Muchinga-Gebirge begrenzt wird. Entlang dieses Gebirges zieht sich von Nord nach Süd das Luangwatal, das im Norden von Ausläufern das südlichen tansanischen Hochlandes und im Osten durch die Mafinga Hills begrenzt wird, die in das zentrale Hochland von Malawi übergehen und in denen sich die höchste Landesstelle befindet, der Mafinga mit 2.300 m NN. Der Westen Sambias mit dem Quellgebiet des Sambesi ist ein flaches Kalaharisandgebiet, das nach Süden hin sanft abfällt. Erst entlang des Sambesi-Steilhanges finden sich dramatische Reliefs.
Sambia hat mildes tropisches Klima, das durch die Höhenlage gemäßigte Temperaturen aufweist (Kalttropen). Es gibt drei Jahreszeiten:
Eine kühle Trockenzeit von Mai bis September mit Temperaturen zwischen 15 und 27 °C. In den Monaten Juni und Juli können die Morgentemperaturen auf 10 °C und die Nachttemperaturen auf 4,5 °C absinken.
Eine heiße Trockenzeit im Oktober und November mit Temperaturen zwischen 24 und 32 °C.
Eine heiße, schwüle Regenzeit von Dezember bis April mit heftigen tropischen Stürmen. Die durchschnittlichen Temperaturen liegen in dieser Zeit zwischen 27 und 38 °C. Tagsüber wechseln sich sehr starke Regenschauer mit stellenweise sonnigem Wetter ab.
Die vorherrschende Vegetation in weiten Teilen des Landes sind Savannen (siehe auch Miombo).
Der Sambesi entspringt in Nordsambia und bildet Sambias Südgrenze zu Namibia, Botsuana und Simbabwe (Viktoriafälle), wobei er auch den aufgestauten Karibasee durchfließt.