Overijssel a l'Allemagne à l'est. La région de l'Achterhoek en Gueldre se trouve au sud, la région de la Veluwe en Gueldre et dans le Flevoland est à l'ouest, et la Frise et les anciennes landes de la Drenthe au nord. Overijssel se compose de trois régions : Kop van Overijssel au nord-ouest, Salland au centre de la province, et Twente à l'est. Outre la capitale Zwolle, les principales villes sont Almelo, Deventer, Enschede et Hengelo.
Au sud-est, le terrain est principalement sablonneux. De petites rivières et des ruisseaux la traversent. La Regge et la Dinkel sont des exemples de ces rivières. Au nord-ouest, la géologie est principalement constituée de sédiments de la Vecht d'Overijsselse et d'argile. Les parties septentrionales étaient autrefois recouvertes de veines (tourbières) qui séparaient le sud de la Drenthe, plus sec et plus arable, de la Drenthe. Ces tourbières ont été exploitées en grande partie comme combustible. Seules de petites parcelles subsistent aujourd'hui (Engbertsdijksvenen près de Tubbergen, Witteveen (près de Haaksbergen) et Aamsveen (près d'Enschede). L'extrême nord-ouest est dominé par un système de lacs formés par l'exploitation de la tourbe, le Weerribben, qui est une zone humide précieuse.
Le point culminant d'Overijssel est le sommet du Tankenberg, une colline de la municipalité de Losser. Il culmine à 89 mètres. Le point le plus bas se trouve dans le polder de Mastenbroek, près de Kampen, à 2 mètres sous le niveau de la mer.