Malí er flatt og eiginlega ekkert nema sléttur og hásléttur auk afmarkaðs hálendissvæðis.  Suður- og suðvesturháslétturnar (framhald Fouta Kjallon- og Gíneuhálendisins á Fílabeinsströndinni og í Gíneu) er í 300-500 m hæð yfir sjó en ná rúmlega 600 m á Mandingue-sléttunni í grennd við Bamako og allt að 700 m í grennd við Satadougou.

Háslétturnar í suðaustur- og austurhlutunum eru einnig framhald Gíneuhálendisins og þaktar lágum, stökum hæðum í allt að 300 m hæð yfir sjó á Sikasso-svæðinu en allt að 527 m á Minafjalli.  Austan Nígerflóts hallar Dogonsléttunni smám saman til vesturs að fljótsdalnum en endar í þverhníptum hömrum að suðaustanverðu.  Þessi klettabelti eru allt að 1000 m há við Bandiagara.

Eina áberandi landslagseinkennið í norðurhlutanum er Iforasfjöll.  Þau eru framhald Hoggar-fjalllendisins í Sahara og eru mjög veðruð sandsteinsslétta, sem nær 600 m hæð yfir sjó.  Sléttur Nígerdalsins ná til mið- og norðurhluta landsins, þar sem Sahara tekur við.

Tvö aðalvatnasvið landsins eru tengd fljótunum Senegal og Níger.  Senegalfljótið rennur til norðvesturs, 670 km leið í gegnum Mali til Atlantshafsins.  Aðalkvíslarnar, Bafing og Bakoye (Bakhoy), eiga upptök sín á Fouta Djallon og sameinast við Bafoulabé.  Þaðan streymir fljótið til vesturs yfir slétturnar, þar sem það fellur niður tvo stalla og myndar fossana Gouina og Félou.

Nígerfljótið rennur rúmlega 1800 km leið um Malí, u.þ.b. þriðjung heildarlengdarinnar.  Það á upptök sín á Fouta Djallon og er orðið allstórt, þegar það kemur inn í landið í grennd við Kangaba.  Það rennur til norðausturs yfir Mandingue-hásléttuna, þar sem Sotuba-fossarnir myndast.  Þegar það nær til Koulikoro, dreifist það um breiðan dal og stemmir að ósi ásamt Baniánni við Mopti.  Nígerfljótið myndar mikið óshólmasvæði vegna þess hve landið er flat og straumurinn hægur.  Þarna er það í ótal kvíslum og vötnum.  Við Gourem sveigir það í stórri bugðu til suðurs (Nígerbugðan) og rennur fram hjá Gao og Ansongo að landamærum Níger við Labbezanga.

Rennsli Nígerfljótsins er mismunandi eftir árstíðum.  Á tímabilinu júlí til október er flóðvatn í efri hluta vatnakerfisins, á óshólmasvæðinu frá september til nóvember og í Nígerbugðunni frá desember til janúar.  Regluleg flóð og frjósamur framburður fljótsins gera Nígerdalinn að mikilvægu landbúnaðarsvæði.

Mali er í hitabeltinu og loftslagið er heitt og þurrt.  Sólin skin næstum í hvirfilpunkti allt árið, sem skiptist í þurrka- og regntíma.  Þurrkatíminn er frá nóvember til júní.  Þá er loftraki mikill og hiti hár og alize- og harmattanvindarnir ríkja.  Alizevindurinn kemur úr norðaustri frá desember til febrúar með 25°C hita en frá marz til júní ríkir hinn heiti og þurri harmattan úr austri frá Sahara (40°C-45°C).

Á regntímanum frá júní til október blæs monsúnvindurinn úr suðvestri.  Á undan honum kemur þykkur og dökkur skýjabakki og mikið rignir með kröftugum vindhviðum, þrumum og eldingum.  Talsvert dregur úr hita í ágúst, þegar mest rignir.

Landinu má skipta í þrjú loftslagsbelti, hið súdanska, Sahel og eyðimerkursvæðin.  Hið fyrstnefnda nær yfir svæðið frá suðvestur landamærunum að 15°N.  Þar er meðalársúrkoman 510-1400 mm og meðalhitinn 24°C-30°C.  Í Sahel, sem nær að Sahara, er meðalúrkoman milli 200 og 500 mm og hitinn milli 23°C og 36°C.  Í Sahara er hitinn á daginn milli 47°C og 60°C en á nóttunni fer hann niður í 4°C til 5°C.