노스다코타주는 미국 대평원의 북쪽에 있는 주다. 동쪽으로 미네소타주, 서쪽으로 몬태나주, 남쪽으로 사우스다코타주와 접하며, 북쪽으로 캐나다의 서스캐처원 주와 매니토바 주와 국경을 접한다.
레드 강과 미주리 강이 각각 동쪽의 주경계와 남동쪽을 향해 흐르고 있다. 레드 강이 흐르는 동부 지역은 기름진 흑토질의 중앙 저지이며, 서부 지역은 산지가 거의 없는 대초원이다. 기후는 대륙성 기후로 건조하고 기온의 연,일교차가 크며, 겨울에는 섭씨 영하 60도를 기록한 곳이 있을 정도로 매우 춥다. 연강수량은 중서부 407mm, 동부 504mm로 적은 편이다. 정치적으로 공화당 지지가 강하다.
