Yüzölçümü 2.420 km² olan ve Karadeniz Bölgesi'nin Batı Karadeniz Bölümü'nde yer alan Karabük ili, 40° 57' ve 41° 34' kuzey enlemleriyle 32° 04' ve 33° 06' doğu boylamları arasında yer almaktadır. Yüzölçümü 4.145 km² olup, kuzeyde Bartın (80 km.), kuzeydoğu ve doğuda Kastamonu (120 km.), güneydoğuda Çankırı (195 km.), güneybatıda Bolu (130 km.), batıda Zonguldak (170 km.) illeriyle komşudur. Ankara'ya 230 km., İstanbul'a 400 km. uzaklıktadır.

En önemli akarsuyu Filyos Çayı olan Karabük'ün diğer önemli akarsuları ise Araç, Soğanlı ve Eskipazar Çayları'dır. İl merkezinin rakımı 278 metre, merkez ilçenin yüzölçümü ise 704 km²'dir. İl'de cografi yapı engebeli olup büyük düzlükler görülmemektedir. Vadi tabanları da geniş olmamakla birlikte tarıma müsait araziler bulunmaktadır. Nüfusun büyük kismı vadi tabanlarına yakın alanlarda kümelenmiştir.

İlçeler itibariyle en önemli yükseltiler; Merkez ilçede Keltepe (2.000 m.), Eskipazar'da Hodulca Dağı (1.700 m.), Eflani'de Tepe Dağ (1.043 m.), Ovacık'ta Kıraç Tepesi (1.400 m.), Safranbolu'da Sarıçiçek Tepesi (1.750 m.) ve Yenice'de Keçikıran Tepesi (1.400 m.)'dir.

Karabük'ün toplam alanının 93.020 hektarını tarım toprakları, 271.403 hektarını ormanlar, kalan kısmını ise mera, yerleşim yeri ve diğer alanlar oluşturmaktadır. Bu verilere göre il'in % 65.48"i ormanlarla kaplıdır.

Jeoloji
Karabük'te III. Jeolojik zamanda oluşan, kalkerli (kireçtaşı) araziler geniş yer kaplar. Kireçtaşları arasında killi ve kumlu tabakalar da bulunmaktadır. IV. Jeolojik zamanda (Kuvaterner), Ovacık çevresindeki traverten alanı oluşmuştur. Vadiler, kuvaternerde akarsuların gelişip, plato yüzeylerini yarmasıyla oluşmuştur. Safranbolu ve Eflani çevresindeki kalkerli arazi, metamorfizmaya (başkalaşım) zengin mermer yatakları oluşmuştur. Eflani'de mermer dışında, çakmak taşı ve kömür yatakları da bulunmaktadır. Ovacık'ta bol miktarda alçı taşı bulunmakta, ara ara gnays ve bazaltlara da rastlanmaktadır. Yenice'de dolomit ve kuvarsit, Eflani'de kuvarsit yatakları bulunmaktadır.

Yerşekilleri

Karabük, etrafı yüksek tepelerle çevrili, havza karakteri gösterir. Ortalama, 250-500 m. yüksekliğe sahiptir. Kuzeyde dağlık alanlardan kaynaklanan tali dereler, şehre doğru taşıdıkları maddelerle alüvyal dolgu oluşturulmuştur. Doğuda Safranbolu'ya doğru yükselti artarak 600 m.yi bulur. Dağlar, Kuzey Anadolu Dağları'nın bir parçası olduğundan kıvrımlı yapıdadır ve 2000 m. yüksekliği geçmezler. Kuzeydeki, Sarıçiçek Tepesi (1750 m.), güneybatıdaki Aladağlar (1040 m.) doğudaki Bürnük Tepesi (1143 m.) başlıca yüksekliklerdir. Eflani çevresi, küçük akarsularla parçalanmış plato görünümündedir. Ortalama yüksekligi 1130 m. olan Ovacık da vadilerle parçalanmış plato ve düzlükler üzerinde bulunur. Yenice çevresinde ise düzlük ve ovalık alan bulunmayıp, engebeli ve yüksek bir araziye sahiptir. Karabük'te büyük düzlük ve ovalar yoktur. Araç ve Soğanlı Çayları'nın kenarında küçük düzlükler yer alır. Başlıcaları, Eskipazar Çayı'nın Soğan Çayı'na karıştığı alandaki Cemal Ovası, Eskipazar çevresindeki Hamamlı, Sadeyaka ovalarıdır.
 

Yaylalar

Karabük'te çok sayıda yayla vardır. Karabük, Eskipazar, Yenice arasında kalan Sorkun Yaylası (1.650 m.) başlıcalarındandır. Geniş bir alana sahip ormanlarla çevrili yaylada, doğa yürüyüşü yapılmaktadır. Safranbolu kuzeyinde Uluyayla ve Sarıçiçek Yaylası, Yenice çevresinde Göktepe Yaylası, Ovacık çevresinde Bodoroğlu ve Karabük'ün çevresindeki Dede Yaylası ve Avdan Yaylası önemlidir. Yaylalar genellikle turizm amaçlı kullanılmaktadır. Yayla şenlikleri ve doğa yürüyüşleri başlıcalarıdır.

Kanyonlar

Doğal güzellikteki yerşekillerinden kanyonlar, daha çok Safranbolu'da, kalker (kireçtaşı) tabakalarının derin biçimde yarılmasıyla oluşmuştur. Kanyonların başlıcaları; İncekaya Kanyonu, Düzce (Kirpe) Kanyonu, Tokatlı ve Sakaralan'dır. Ayrıca, Yenice'deki Şeker Çayı 6,5 km. uzunluğunda, kenarları dik ve yüksek olan Şeker Kanyonu oluşturulmuştur.

Mağaralar

Karabük'te ayrı bir güzelliği olan, çok sayıda mağara bulunmaktadır. Bunlardan önemli olanlarının başında, Bulak ve Hizar (Mencilis) Mağaraları gelir. Bunlar, turizm değeri olan, karstik oluşumlu mağaralardır.
 

Akarsular

İlin en önemli akarsuyu Filyos Irmağıdır. Bu ırmağın 2 önemli kolu olan Araç ve Soğanlı Çayları il topraklarındaki önemli akarsulardır. Filyos Irmağı kaynaklandığı yerden denize dökülünceye kadar degişik isimler alır. Kaynaklandığı yerde Ulusu adıyla bilinen akarsu, Gerede yakınlarında Gerede Suyu, Eskipazar yakınlarında So Çayı, Araç Çayı'yla birleştiğinde Yenice Irmağı adını alır. Devr Çayı'nı da alan akarsu Filyos Irmağı adıyla Karadeniz'e dökülür. Irmak 288 km. uzunluğundadır.

Göller

Karabük'te büyük doğal göl yoktur. Ovacık'ın kuzeyinde Şamlar Köyü yakınlarında Karagöl adında bir krater gölü bulunmaktadır. Eflani'de sulama amaçlı üç gölet yapılmıştır. Bunlar, Bostancılar, Kadıköy, Ortakçılar göletleridir. Sulama dışında buralarda olta balıkçılığı yapılmaktadır. Çevresindeki orman güzelliğiyle beraber, mesire yeri olarak da kullanılmaktadır. Ayrıca, Kastamonu yolu üzerinde, Konarı Gölü adıyla küçük bir göl bulunmaktadır.