州内には4つの山地がある。すなわちウォシト山地、アーバックル山地、ウィチタ山地、およびオザーク山地である[37]。それらは内陸高原の中に含まれ、オザーク山地とウォシト山地は、ロッキー山脈とアパラチア山脈の間にある唯一の主要山岳地である。フリントヒルズの一部が州北中部伸びており、南東隅のカバナルヒルはオクラホマ州観光余暇省が世界最高の丘陵と認めている。その標高は1,999 フィート(609 m) であり、観光余暇省が山と認定するためには1フィート足りない[40]。

亜乾燥のハイプレーンズ（英語版）が州北西隅にあり、幾つかの自然の森林がある。オクラホマ州は概してうねりがある地形から平坦な地形であり、その間にグラス山地のような峡谷とメサがある。平原の一部はアンテロープ丘陵や南西部のウィチタ山地のような小さな山脈に区切られ、移行部のプレーリーや森林地が州中央部を覆っている。州東側3分の1にはオザーク山地とウォシト山地が東西に走り、東に行くに従って標高を緩やかに上げている[38][41]。500以上のクリークや川が州内の水路を造り、ダムで造られた湖は200ある。人造湖の数としては国内最大である[40]。州領域の大半はレッド川とアーカンザス川の2つの流域に入り、その他にリトル川がそこそこの流域を造っている[41]。
植物相と動物相

州面積の24%は森林で覆われ[40]、プレーリーの草原は低い草、混合体、高い草の地帯があり、州中央部と西部に広範な生態系を構成しているが、耕作地が大々的に自然の草地を変えてきた。西部では雨量が少なく、低い草のプレーリーと低木の藪が支配的であるが、ピニオンマツ、エンピツビャクシン（ジュニパー）、ポンデローサマツがパンハンドルの西側にある河川の近くに自生している。湿地帯、糸杉の森、および黄マツ、テーダマツなど落葉性の混合森林が州南東の4分の1には支配的である。州北東部はポストオーク、ニレ、ヌマヒノキ、およびマツが多い混合林である[41][42]。

州内にはオジロジカ、コヨーテ、ボブキャット、ヘラジカなどの哺乳類、ウズラ、ハト、ショウジョウコウカンチョウ、ハクトウワシ、アカオノスリ、キジなどの鳥類が生息している。プレーリーにはアメリカバイソン、ソウゲンライチョウ、アナグマ、アルマジロがよく見られ、パンハンドルの低草プレーリーでは国内最大のプレーリードッグ生息域がある。州中央部のプレーリーから森林に遷移する地域であるクロスティンバーズでは、351種の脊椎動物が見られる。ウォシト山地には、アメリカグマ、アカギツネ、ハイイロギツネ、カワウソが生息し、州南東部には328種の脊椎動物が見られる。南東部にはまたアメリカアリゲーターも見られる。
保護地域オクラホマ州立公園の1つにあるメサ

州内には50の州立公園[43]、6つの国立公園あるいは国立保護地域[44]、2つの国有林と国立草原[45]、および野生生物保存保護地域のネットワークがある。州内1,000万エーカー (40,000 km2) の森林の10%は公有地である[42]。その中には合衆国南部では最大かつ最古の国有林であるウォシト国立の森の西部が入っている[46]。州北中部の高草プレーリー保護区は広さが 39,000 エーカー (158 km2) あり、世界の高草プレーリーの保護地域としては最大である。これは昔14の州に跨っていた草原の10%に過ぎない生態系の一部である[47]。さらに、州南西部のブラックケトル国立草原は広さ31,300 エーカー (127 km2) のプレーリーである[48]。ウィチタ山地野生生物保護区は州内に9つある野生生物保護区の中で最大かつ最古である[49]。1901年に設立され、広さは 59,020 エーカー (238.8 km2) である[50]。連邦政府が保護する公園あるいはレクリエーション地域の中で、チカソー国立レクリエーション地域が最大であり、広さは 9,898.63 エーカー (18 km2) である[51]。これら以外にサンタフェ国立歴史道、涙の道国立歴史道、スミス砦のウォシタ戦場跡の各国立歴史史跡、およびオクラホマシティ国立記念碑がある[44]。
気候オクラホマの典型的な気候は雷雨である。

オクラホマ州は温暖な地域にあるが、春先から晩夏にかけて、この地域特有の気候条件により雷雨が発生しやすい。降水量は大陸性気候に典型的なものである[52]。州の大半は竜巻街道と称される地域にあり[39]、年間平均54個もの竜巻が発生する。これは年間の竜巻発生率で世界最大級である[53]。特に1999年5月3日から5月6日にかけて連続的および同時多発的に起きた竜巻の中には種別最大級のF5クラスの竜巻も発生し各地域に甚大な被害をもたらした[54]。これは冷たい気団と暖かい気団の相互作用が頻繁に起こるためである。温度差や風向が異なる地帯の間に位置するために、州内の気象は比較的短距離でも幅広く変化し、短時間の間に劇的に変化することがある[39]。一例として、1911年11月11日、オクラホマシティの午後の気温は83°F (28 ℃) に達し（この時期としては過去最高）、その後のスコールで夜半には17°F (-8 ℃) まで下がった（これもこの時期の過去最低気温）[55]。

州東部はメキシコ湾からもたらされる湿気を含んだ南風の影響により年間平均気温は 62°F(17℃)、年間降雨量は 1,420mm を記録する温暖湿潤気候（ケッペンの気候区分Cfa）である。パン・ハンドルのハイプレーンズ（英語版）などロートン市から西の地域では比較的乾燥している[52]。パン・ハンドル地域の年間平均気温は 58°F(14 ℃)、降雨量は 430mm である[39]。夏場は州全体で 100°F(38℃) 以上を記録することもしばしばあり、また冬場は 0°F(?18 ℃) 以下も記録することがある[52]。州南部でも年平均10センチ程度、コロラド州との州境近くの北部では平均51センチ程度の降雪量を記録する[39]。また、ノーマン市のオクラホマ大学キャンパスに隣接してナショナル・ウェザー・センター[56]があり、地域のみならず全米の気象条件の研究を行う機関がある。また急激な雷雨や竜巻などのSever Stormと呼ばれる気象条件の研究・予測を行うStorm Prediction Center、暴風雨研究所、警戒警報訓練所もここを本拠地としている。これらはアメリカ国立気象局の下部組織である[57]。

過去最高気温は1994年6月27日にティプトンで記録された120°F (48.9℃) であり、過去最低気温は2011年2月10日にノワタで記録された-31°F (-35 ℃) である。

オクラホマ州主要都市の月平均気温