Находится на севере Африки. На территории Алжира выделяют две геологические области — платформенную Сахарскую, образовавшуюся ещё в докембрии, и складчатую Атласскую, образовавшуюся во время альпийской складчатости.
Пустыня Сахара занимает 80 % территории страны и состоит из отдельных песчаных (Большой Западный Эрг, Большой Восточный Эрг, Игиди, Эрг-Шеш) и каменистых (плато Танезруфт, Тингерт, Тадемаит, Эль-Эглаб) пустынь. На юго-востоке алжирской Сахары приподнято нагорье Ахаггар, где находится высочайшая точка Алжира — гора Тахат (2906 м). Нагорье Ахаггар является вышедшим на поверхность метаморфическим фундаментом Сахарской платформы, возрастом 2 млрд лет. Со всех сторон нагорье окружено ступенчатыми плато Тассилин-Адджер, Тассилин-Ахаггар и горами Муйдир. Север алжирской Сахары лежит на 26 м ниже уровня моря. Здесь расположено солёное озеро Шотт-Мельгир.
На севере Алжира параллельно друг другу тянутся хребты Атласа — Телль-Атлас и Сахарский Атлас, разделённые высокими плато и массивами, прорезанными глубокими ущельями. Альпийский возраст Атласа предопределил его высокую сейсмичность. Последнее разрушительное землетрясение здесь произошло в 2003 г. Последствия землетрясений особенно катастрофичны, учитывая, что на узкой полосе побережья и предгорий Телль-Атласа проживает 93 % населения страны.
Недра Алжира богаты нефтью, газом, рудами чёрных и цветных металлов, марганцем, фосфоритом.
Климат Алжира субтропический средиземноморский на севере и тропический пустынный в Сахаре. Зима на побережье тёплая, дождливая (12° С в январе), в горах прохладная (2—3 недели лежит снег), в Сахаре зависит от времени суток (ночью ниже 0° С, днём 20° С). Лето в Алжире жаркое и сухое. Годовое количество осадков — от 0—50 мм в Сахаре, до 400—1200 мм — в Атласе.
Все реки Алжира представляют собой временные водотоки (уэды), заполняемые в сезон дождей. Реки крайнего севера страны впадают в Средиземное море, остальные — теряются в песках Сахары. Они используются для орошения и водоснабжения, для чего на них построены водохранилища и ГЭС. Крупнейшая река — Шелифф (700 км). Котловины озёр (себхи) также заполняются в дождливый период, а летом пересыхают и покрываются соляной коркой толщиной до 60 см. В Сахаре в районах больших запасов подземных вод расположены крупнейшие оазисы.
Растительность средиземноморского побережья представлена жестколистными вечнозелёными деревьями и кустарниками. В горах Атласа произрастают леса из пробкового и каменного дуба, алеппской сосны, можжевельника, сандарака, атласского кедра и листопадных пород деревьев. До высоты 500 м выращивают оливки и фисташки. Растительность Сахары очень бедна и представлена в основном эфемерами и солянками.
Животный мир беден, так как в значительной степени истреблён человеком. В лесах Атласа сохранились зайцы, кабаны и макаки, в Сахаре — гепарды, шакалы, гиены, генетты, лисицы фенек, газели, антилопы-аддакс, хищные птицы, мелкие грызуны, змеи, ящерицы, черепахи, из беспозвоночных — саранча, скорпионы, фаланги, сколопендры. Природные зоны: области высотной поясности, полупустыни и пустыни, жестколистные вечнозелёные леса и кустарники.