ミシガン州は西経82度7分から西経90度25分の間に位置し、マキナック海峡によって隔てられた2つの半島（アッパー半島とロウアー半島）からなる。北緯45度線が州内を通り、ハイウェイやポーラー・イクエーター・トレイルにはその表示がある[19]。45度線は、ロウアー半島ではトラバースシティ近くのミッションポイント灯台、ゲイロードとアルピーナの町、アッパー半島ではメノミニーの町を通っている。アッパー半島でウィスコンシン川を経由してミシシッピ川に水が流れる地域があり、またロウアー半島ではカンカキー川とイリノイ川を介してやはりミシシッピ川に注ぐ小さな地域があるが、この2か所を例外として、州内の水は五大湖に流れ込み、セントローレンス川に至る。この様に州内の水の大半が五大湖セントローレンス水路に流れているのはミシガン州のみである。スリーピングベア砂丘

ミシガン州の総面積（湖水などの水域を含む）は250,493km2で、ミシシッピ川より東の州の中では最大、全米でも第11位である。しかし、水域が総面積の4割以上を占め、陸地面積は147,122km2で、全米で第22位にとどまる。

ミシガン州は南部でインディアナ州とオハイオ州、およびアッパー半島の南西部でウィスコンシン州（メノミニー川とモントリオール川）と陸地で接している。また、ミネソタ州、イリノイ州、カナダオンタリオ州、およびカナダのen:Walpole Islandのファースト・ネーション（インディアン）自治区とも接しているが、五大湖内の湖上の境界で接しているに過ぎない。

五大湖は東からエリー湖、ヒューロン湖、ミシガン湖、スペリオル湖が接している。周囲を湖に囲まれているため150か所の灯台は全米最多である。最初の灯台は1818年から1822年の間に建設された。海岸線（湖岸線）の全長は3,288マイル (5,292 km) あり、全米50州の中で2番目に長い[20]。島の湖岸線だけで1,056マイル(1,699 km) ある[21]。清水の湖岸線では世界のどの州・県よりも長い[22]。内陸部に位置しながらアメリカ沿岸警備隊が設置されているのも、その地理的特徴をよく表している。アッパー半島のターカメノン滝

森林の深いアッパー半島は西部で比較的山が多い。世界最古の山脈の1つに属するポーキュパイン山地が[23]、標高2,000フィート (610 m) 近くにまで盛り上がっており、スペリオル湖とミシガン湖に注ぐ水流を作っている。この山地の両側は岩がちである。州内最高地点はアッパー半島マーケット市の北西、ヒューロン山地にある1,979 フィート (603 m) のアーヴォン山である。アッパー半島はコネチカット州、デラウェア州、マサチューセッツ州およびロードアイランド州を合わせた広さがあるが、人口は33万人足らずである。住民は「ユーピーア」と呼ばれることがある（アッパー半島は頭文字で「UP」と呼ばれることが多い）。その使用する「ユーピーア方言」は19世紀後半の木材や鉱業ブームの間に地域に入ってきた多くのスカンディナヴィア系やカナダ人移民に強く影響されてきた。ポイント・ムイリー州立狩猟地域

ロウアー半島はミトンのような形状をしており、住民にどこから来たかを問うと片手を挙げて表す者が多い[24]。南北の長さは277マイル (446 km)、東西の幅は195マイル (314 km) あり、州地区地面積の3分の2近くに相当している。地表は概して平坦であり、所々円錐状の丘や氷河によるモレーンがあるが標高は数百フィート程度である。北から南に走る低い分水界で2つに分けられる。その西側が大きく、なだらかにミシガン湖に向かう斜面になっている。ロウアー半島内の最高地点は明確に確定していないが、標高1,705 フィート (520 m)であるブライアーヒルか、キャディラック市に近い幾つかの地点のどこかである。なお、最も標高が低いのはエリー湖畔で、その標高は571フィート (174 m) である。

アッパー半島西部のアイアンウッド市から、州南東部のランバートビル市まで高速道路の路程で630マイル (1,015 km) と長距離である。政治の中心で人口の多いロウアー半島とは隔絶しているアッパー半島は文化的、また経済的に独自のものを持っている。アッパー半島の住人はミシガン州からの分離を要求したこともあり、「スペリオル州」と呼ぶ新州を設立したこともあった。

ロウアー半島のミトンの形で親指にあたる半島がザ・サムと呼ばれ、ヒューロン湖とサギノー湾に突き出している。その地形はほとんど平坦で、幾らかうねりのある丘陵がある。もう1つの半島はキーウィーノー半島であり、銅生産地域である。北部にはリーラノー半島がある。リトルセイブルポイント灯台、ペントウォーターの南にある

2つの半島どちらにも多くの湖沼があり、また湖岸には多くの凹凸がある。アッパー半島にはキーウィーノー湾、ホワイトフィッシュ湾、ビッグベイズ・ド・ノックとリトルベイズ・ド・ノックがある。ロウアー半島にはグランドトラバースとリトルトラバース、サンダー湾、サギノー湾がある。水上領域を含むミシガン州図

州内には大きな島も多い。主なものとしては、ミシガン湖のノースマニトー島、サウスマニトー島、ビーバー島、フォックス群島、スペリオル湖のアイル・ロイヤルとグランド・アイル、ヒューロン湖のマーケット島、ボワブラン島、マキノー島、セントマリー川のニービッシュ島、シュガー島、ドラモンド島がある。

州内の河川は概して小さく、短く、浅いので船が航行できるものは少ない。主要な河川としては、五大湖を連絡させるデトロイト川、セントメアリーズ川、セントクレア川、ヒューロン湖に注ぐオセイブル川、シボイガン川、サギノー川、スペリオル湖に注ぐオントナゴン川とターカメノン川、ミシガン湖に注ぐセントジョセフ川、カラマズー川、グランド川、マスキーゴン川、マニスティ川、エスカナバ川がある。内陸の湖は11,037あり、その総面積は1,305平方マイル (3,380 km2) である。五大湖の領有面積は38,575平方マイル (99,910 km2) ある。ミシガン州の如何なる地点も内陸湖から6マイル (10 km) と離れて居らず、また五大湖のどれか1つからは85マイル (137 km) 以内にある。

特に、ミシガン湖岸は白い砂浜と砂丘が続き、これらの砂浜・砂丘の多くがスリーピングベア砂丘国立湖岸をはじめ、多くの州立公園、市立公園に指定され、夏場の避暑地として自然派の観光客で賑わう。アメリカ合衆国国立公園局などが管理する地域としては、スペリオル湖のアイル・ロイヤル国立公園、キーウィーノー国立歴史公園、ピクチャードロック国立湖岸、スリーピングベア砂丘国立湖岸、およびマルケット神父国定公園など複数の国立公園・地域が設置されている。また、ノースカントリー国立景観トレイルの最大の部分がミシガン州を通り抜けている。国有林としてはヒューロン、マニスティ、ハイアワサ、オタワの各国立の森がある。

州が管理する78の州立公園、19の州立余暇地域、6の州有林があり、全米最大の州立公園と州有林の体系を持っている。これにはホランド州立公園、マキナック島州立公園、オセイブル州有林、マッキノー州有林が含まれている。参照：en:Protected areas of Michigan、en:List of Michigan state parks
気候

デトロイト（ロウアー半島）
雨温図（説明）

123456789101112
  1.2 3221  1.4 3522  1.8 4529  2.2 5840  3.7 7050  2.6 7961  2.5 8466  2.4 8264  2.6 7456  2.5 6145  2.5 4936  2 3725
気温（°F）
総降水量（in）
出典： ⇒[1]

メートル換算
123456789101112
  31 0-6  36 2-6  45 7-2  56 144  94 2110  65 2616  65 2919  61 2818  65 2313  62 167  63 92  52 3-4
気温（°C）
総降水量（mm）

マーケット（アッパー半島）
雨温図（説明）

123456789101112
  1.8 2613  1.3 2914  2 3722  2.3 4832  2.6 6041  2.7 6951  2.6 7557  2.6 7558  3.3 6751  3.1 5540  2.6 4129  2 3018
気温（°F）
総降水量（in）
出典： ⇒[2]

メートル換算
123456789101112
  46 -3-11  33 -2-10  51 3-6  59 90  65 165  68 2111  66 2414  67 2414  83 1911  80 134  67 5-2  50 -1-8
気温（°C）
総降水量（mm）

ミシガン州は大陸性気候にあるが、はっきり特徴のある2地域に分かれている。ロウアー半島の南部と中部（サギノー湾より南でグランドラピッズ市地域から南方）は暑い夏と寒い冬が特徴の暖かい気候（ケッペンの気候区分Dfa）である。ロウアー半島北部とアッパー半島全体は、暖かいが短い夏と、長く非常に寒くなることがある冬が特徴のより厳しい気候（ケッペンの気候区分Dfb）である。ある部分では12月から2月、さらに最北部では3月に入っても、日間最高平均気温が氷点下になる。冬の2月半ばまで、しばしば大量の湖水効果雪に見舞われる。