江戸時代までは一般的に、千島や樺太を含めて蝦夷ヶ島、本島単独では蝦夷地、北州、十州島などと呼ばれていたが[注釈 2][注釈 3]、明治2年（1869年）、古代日本の律令制における広域行政区画「五畿七道」の7つの「道」に倣って、北海道 (令制)と命名された[注釈 8]。

なお、地質学や考古学などでは北海道島という名称も使用される[14][15]。
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国土地理院の全国都道府県市区町村別面積調によると、北海道の面積は83422.23平方キロメートルである[16]。

北海道の東西南北それぞれの端と重心は以下の位置である[17][18]。北端は択捉島のカモイワッカ岬、南端は渡島小島、東端は択捉島のラッキベツ岬、西端は渡島大島にある。また統計局の平成22年国勢調査によると、人口重心は栗山町本沢にある[19]。
北海道庁舎所在地
北緯43度03分51秒 東経141度20分49秒 / 北緯43.06417度 東経141.34694度 / 43.06417; 141.34694 (北海道庁)
人口重心
北緯43度04分53.13秒 東経141度53分17.81秒 / 北緯43.0814250度 東経141.8882806度 / 43.0814250; 141.8882806 (北海道人口重心)（「北方領土」の住民を含まない重心）
重心
北緯43度28分11秒 東経142度49分26秒 / 北緯43.46972度 東経142.82389度 / 43.46972; 142.82389 (北海道重心) （「北方領土」を含まない重心）

東端、北端は日本政府、北海道当局の公式見解。前述のように、2022年現在施政権は及んでいない。
北端
北緯45度33分28秒 東経148度45分14秒 / 北緯45.55778度 東経148.75389度 / 45.55778; 148.75389 (北海道最北端)（択捉島の最北端）
南端
北緯41度21分07秒 東経139度47分57秒 / 北緯41.35194度 東経139.79917度 / 41.35194; 139.79917 (北海道最南端)
西端
北緯41度31分02秒 東経139度20分04秒 / 北緯41.51722度 東経139.33444度 / 41.51722; 139.33444 (北海道最西端)
東端
北緯45度30分44秒 東経148度53分42秒 / 北緯45.51222度 東経148.89500度 / 45.51222; 148.89500 (北海道最東端)（択捉島の最東端）
地形・地質

南の本州とは津軽海峡で隔てられているが、青函隧道により鉄路で繋がれており、同トンネル内で青森県に接している[注釈 9]トンネルの上の津軽海峡中央部は公海[20]であるが、日本の排他的経済水域[21]である。北は宗谷海峡を隔てて樺太と向かい合い、東には千島列島が連なり、間接的にではあるがロシアと国境を隔てている。西の日本海、南東の太平洋、北東のオホーツク海と、3つの海に囲まれており、周辺には対馬暖流とその分枝である津軽暖流・宗谷暖流、および親潮と東樺太海流が流れている。

北海道は大きく分けて胴体部に当たる菱形の部分と、南西の半島部（渡島半島を含む）よりなる。胴体部は南北に蝦夷山系と呼ばれる山地群が貫き、北海道の脊梁を成している。蝦夷山系は南の日高山脈に始まり、東の石狩山地・北見山地と、西の夕張山地・天塩山地に分岐しており、この二列の間には富良野盆地・上川盆地・名寄盆地などの盆地列が形成されている。頓別平野からこの盆地列を通り、鵡川の河谷に抜ける低地帯を北海道中央凹地帯と呼ぶ。

北海道東部は千島弧の延長である知床半島・根室半島や阿寒の山々が、それぞれ北東-南西の山列を成しながら全体としては東西に伸びている。この北側は北見山地からなだらかな傾斜が海岸近くまで続いて平野は少ないが、南側では十勝平野、根釧台地などの大平野が形成されている。

胴体部と半島部の間の地域は、石狩湾から石狩平野、勇払平野を通って太平洋へと抜ける石狩低地帯である[注釈 10]。ここには人口約200万を抱える札幌市や、千歳市、苫小牧市などが並び、北海道で最も人口が集中する地域となっている。