Heildarflatarmál fylkisins er 119.291 ferkílómetrar (33. í stærðarröð BNA).  Sambandsstjórnin á 2,3% landsins.  Fylkið er nokkurn veginn ferhyrnt í laginu, 274 km frá norðri til suðurs og 495 km frá austri til vesturs.  Hæð yfir sjó er frá sjávarmáli upp með Delaware-ánni í 979 m á toppi Davis-fjalls í suðvesturhlutanum.  Meðalhæð yfir sjó er 335 m.

Landafræði.  Andstæður í landslagi og jarðvegi eru talsverðar milli landshluta, þannig að fylkinu er skipt í sjö landfræðileg svæði frá láglendinu austan Vatnanna miklu í norðvesturhlutanum til strandar við Atlantshafið í suðausturhlutanum.  Þessi svæði eru nánar skilgreind:  Láglendið við Vötnin miklu, Appalachia-hásléttan, Dalasvæðið, Stóridalur, Blue Ridge-fjöll, Lapland Nýja-Englands og Strandsléttan.

Láglendið við Erie-vatnið er flat og mjótt.  Þar er sendið árset.  Þá taka við hlíðar Appalachia-hásléttan, sem er stundum kölluð Allegheny-hásléttan.  Hún nær yfir norður- og vesturhluta fylkisins, næstum helming landsins.  Þar eru þröngir dalir milli flatra fjallaröðla úr setlögum (sandsteinn, flögugrýti og sambræðingur).  Norðausturhluti þessa svæðis, Pocono-fjöll á máli heimamanna, er hrjúfastur og hæstur.  Meðfram austurjaðri hásléttunnar halla bratt niður (Allegheny-brúnin) úr 610 í 365 m.  Þessu svæði hefur verið lýst sem hinu villtasta í austurhluta BNA.

Dalasvæðið er austan Alleghaeny-brúnarinnar.  Þar eru fjallaröðlarnir skornir breiðum dölum.  Fellingahreyfingar og veðrun berggrunnsins mynduðu þá.  Hæsti punktur þessa svæðis er 760 m og fjöllin rísa víðast 180-210 m yfir dalbotnana.  Austantil er Stóridalur, 24 km breiður og nær til Cumberland-, Lebanon- og Lehigh-dalanna.  Þar eru fjallaröðlarnir úr harðara bergi og jarðvegur dalanna frjósamur.  Nyrzti hluti Blue Ridge-svæðisins teygist inn í Suður-Pennsylvaníu. (Cumberland- eða Carlisle Prong).  Þar liggur það hæst í 305 m.

Til austurs er Piedmont-hásléttan, 30-150 m.y.s..  Landslagið er öldótt og hæðótt og jarðvegur fremur frjósamur.  Norðaustast teygist hluti Nýja-Englands upplandsins inn á það (Reading Prong).  Þar rís landið í 180-245 m.y.s.  Í suðausturhlutanum er mjó ræma Strandsléttunnar, aðskilin frá Piedmont-hásléttunni með greinilegum hlíðarjaðri.

Helztu vatnsföllin eru Delaware, Susquehanna og Ohio ásamt þveránum Lehigh, Schuylkill, Juniata, Allegheny og Monongahela.  Fjöldi stöðuvatna er rúmlega 300.  Þau eru flest lítil og mörg í jökulsorfnu landslagi norðvesturhlutans.  Conneaut-vatn er stærst frá náttúrunnar hendi en manngerð lón, s.s. Pymatuning og Wallenpaupack, eru stærri.

Loftslagið.  Rakt meginlandsloftslag ríkir í Pennsylvaníu og hitamunur sumar- og vetrarmánaða er mikill.  Þessu valda loftmassar innar af meginlandinu, frá Atlantshafinu og Mexíkóflóa.  Meðalárshitinn er á bilinu 8,3°C í miðnorðurhlutanum til 13,9°C í suðausturhlutanum.  Lægsta skráða hitastig er -41,1°C (1904) og hið hæsta 43,9°C (1936).  Að meðaltali geisa 5-6 hvirfilbyljir árlega en þeir valda sjaldnast miklum skaða.

Flóra og fána.  Skóglendi þekur 56% landsins (hlynur, beyki, greni, fura, óðjurt, eik, askur, birki, hikkorí og svört valhneta).  Víða prýða falleg villiblóm landslagið (fjallalárviður).

Meðal villtra dýra eru svartbirnir á fáförnum slóðim í norður- og vesturhlutum landsins, dádýr, refir, bifrar, þefdýr, þvottabirnir, íkornar og kanínur.  Algengir veiðifuglar eru kalkúnar, orrar, lynghænur og fasanar.  Tegundir söngfugla eru margar (kráka (oriole), engilævirki, gullfinka, kardínáli o.fl.).  Í vötnum og ám eru m.a. urriði, karfi, bassi og gedda).

Auðlindir, framleiðsla, iðnaður.  Námugröftur nemur u.þ.b. 1% af vergri þjóðarframleiðslu, þótt landið sé meðal hinna fremstu á því sviði í BNA, s.s. í framleiðslu kola.  Aðrar auðlindir í jörðu eru olía, gas, hellusteinn, kalksteinn, kaólín, leir og margs konar byggingarefni.

Landbúnaðurinn er á sama róli og námugröfturinn.  Mest áherzla er lögð á kvikfjár- og fuglarækt og mjólkurframleiðslan er mikilvæg.  Hvergi annars staðar í BNA er ræktað meira af sveppum.  Talsvert er ræktað af maís, bókhveiti, höfrum, kartöflum, tóbaki, eplum, ferskjum, kirsuberjum og vínberjum.

Nýting skóga er takmörkuð og timburiðnaðurinn er ekki stór í sniðum og byggir aðallega á vinnslu óðjurtar og furu.  Sjávarútvegur er aukabúgrein.

Iðnframleiðslan stendur undir 22% vergrar þjóðarframleiðslu.  Helztu framleiðsluvörurnar eru málmar, einkum járn, stál og skyldar vörur.  Þar að auki má nefna framleiðslu vélbúnaðar fyrir iðnað, prentaðs efnis, matvæla, rafeindatækja, glers og glervöru, efnavöru, flutningatækja, fatnaðar og vefnaðarvöru, pappírs og pappírsvöru.  Fylkið er þekkt fyrir framleiðslu ýmiss konar sérvörutegunda, s.s. Hershey-súkkulaðis og silkiframleiðslu Wilkes-Barre.