La province de Pedernales a une superficie totale de 2 080,5 km2 (803,3 mi2). Elle représente 4,3 % de la superficie de la République dominicaine et est classée septième (sur 31 plus le district national) des plus grandes provinces.
La province se trouve dans la péninsule de Barahona. La Sierra de Bahoruco ("chaîne de montagnes de Bahoruco") se trouve dans la moitié nord de la province ; sa plus haute montagne, et la plus haute montagne de la province, est Loma del Toro, à 2 367 m d'altitude, dans les limites avec la province d'Independencia.
Le reste de la province est formé de savanes et de plaines de roches calcaires. Les savanes sont proches de la côte, comme la savane de Sansón à Oviedo et la savane de Pedernales autour de la ville de Pedernales.
Plusieurs petites îles appartiennent à la province. Les principales îles sont Beata et Alto Velo.
L'altitude de Pedernales, capitale provinciale, est de 22 m au-dessus du niveau de la mer.
La seule rivière importante est la rivière Pedernales, avec son affluent Mulito. La rivière Pedernales marque la frontière dominico-haïtienne.
Il existe plusieurs lagunes (une lagune est un petit lac proche de la mer) aux eaux saumâtres. La plus importante est la Laguna de Oviedo, sur la côte orientale et près de la ville d'Oviedo, d'une superficie de 28 km2. Sur la côte ouest, la plus importante est la Laguna Salada, d'une superficie de 1,8 km2.
Climat
Le climat de la province est tropical, chaud la plupart de l'année, mais il est plus frais dans les montagnes. Il est très sec dans les savanes et les plaines, avec de longues sécheresses, mais les pluies sont fréquentes dans les hautes montagnes.