Das Ruhrgebiet ist kein einheitlicher Naturraum. Die Städtelandschaft liegt im Schnittpunkt der Westfälischen Tieflandebene, der Niederrheinischen Ebene und des Rheinischen Schiefergebirges. Nördlich der Lippe geht es in die Münsterländische Bucht über. Südlich der Ruhr reicht es ins Bergische und Märkische Hügelland. Nördlich der Ruhr schließen sich die Lößebenen des Naturraums Westenhellweg an. Zwischen der Lippe und dem Westenhellweg liegt die Emscherniederung. Die Emscher trennt die Westfälische Bucht vom Rheinischen Schiefergebirge. Eckpunkte sind im Nordwesten Wesel (Kreis Wesel), im Südwesten Duisburg, im Südosten Hagen und im Nordosten Hamm. Die West-Ost-Ausdehnung von Sonsbeck bis Hamm beträgt 116 Kilometer, die Nord-Süd-Ausdehnung von Haltern am See bis Breckerfeld 67 Kilometer.
Den Angaben des Regionalverbandes Ruhr (RVR) zufolge sind 37,6 Prozent der Fläche des Ruhrgebiets bebaut. 40,7 Prozent der Fläche werden landwirtschaftlich genutzt. Der Waldanteil beträgt 17,6 Prozent. Die übrigen Anteile entfallen auf Wasserflächen und sonstige Flächen. Der für eine Industrieregion relativ hohe Anteil an Wald- und Landwirtschaftsflächen erklärt sich zunächst durch die ebenfalls zum RVR gehörigen vier überwiegend ländlich geprägten Kreise. Außerdem besitzen auch die kreisfreien Städte des Ruhrgebiets in ihren Außenbezirken ländlichen Charakter.
Auf einer Karte betrachtet (vgl. Geodatenserver RVR) könnte man das Ruhrgebiet für eine einzige Großstadt halten, da es keine erkennbaren Grenzen zwischen den einzelnen Städten gibt. So ist das Ruhrgebiet als polyzentrische Städtelandschaft zu bezeichnen.
Das Ruhrgebiet ist aufgrund seiner Geschichte anders strukturiert als monozentrisch besiedelte Gebiete wie beispielsweise Berlin oder Paris, die durch rasches Zusammenwachsen kleinerer Orte und Städte mit einer Kernstadt entstanden sind. Die einzelnen Städte und Stadtteile des Ruhrgebiets sind während der Industrialisierung unabhängig voneinander gewachsen. Während typische Metropolen hohe Bevölkerungskonzentrationen von bis zu 20.000 Einwohnern pro Quadratkilometer und mehr aufweisen, ist die Bevölkerungsdichte der Kernzone des Ruhrgebiets mit knapp 2.100 Einwohnern pro Quadratkilometer auch gegenüber anderen deutschen Metropolen als gering anzusehen.
Die Übergänge zwischen den Städten sind oft durch eine lockere Vorortbebauung und mitunter sogar durch landwirtschaftlich genutzte oder unbebaute Gebiete geprägt. Teilweise sind die Stadtgrenzen in der Kernzone des Ruhrgebiets nur schwer zu erkennen, da sie quer durch dichte Besiedlung verlaufen.
Das Ruhrgebiet und seine Entwicklung vom ursprünglichen Naturraum zum Standort der Montanindustrie und rasanten Besiedlung während der Industrialisierung ist ein häufig gewählter Forschungsgegenstand der Anthropogeographie. So wird beispielsweise die Siedlungsgeschichte des Ruhrgebiets in Bezug auf das klassische System der Zentralen Orte untersucht.
Im Zuge der Rekultivierung von Industriebrachen entstehen neue Parklandschaften und Naherholungsgebiete, zum Beispiel der Landschaftspark Emscherbruch im nördlichen Ruhrgebiet. Entlang der erst teilweise renaturierten Emscher bildet der Emscher Landschaftspark, der die in den 1920er Jahren durch Raumplanung des SVR in Nord-Süd-Richtung entstanden Regionalen Grünzüge verbindet, einen Grüngürtel zwischen den Städten von Ost nach West. Die zahlreichen Garten- und Parkanlagen der Region sind in das European Garden Heritage Network eingebunden.