La provincia di Pedernales ha una superficie totale di 2.080,5 km2 (803,3 sq mi). Ha il 4,3% della superficie della Repubblica Dominicana ed è classificata come la settima (su 31 più il Distretto Nazionale) provincia più grande.
La provincia si trova nella penisola di Barahona. La Sierra de Bahoruco ("catena montuosa di Bahoruco") si trova nella metà settentrionale della provincia; la sua montagna più alta, e la montagna più alta della provincia, è Loma del Toro, 2.367 m (7.766 piedi) sul livello del mare, ai limiti con la provincia di Independencia.
Il resto della provincia è formato da savane e pianure di rocce calcaree. Le savane sono vicine alla costa, come la savana Sansón a Oviedo e la savana Pedernales intorno alla città di Pedernales.
Diverse piccole isole appartengono alla provincia. Le isole principali sono Beata e Alto Velo.
L'altitudine di Pedernales, capitale della provincia, è di 22 m sul livello del mare.
L'unico fiume importante è il fiume Pedernales, con il suo affluente Mulito. Il fiume Pedernales segna il confine dominicano-haitiano.
Ci sono diverse lagune (una laguna è un piccolo lago vicino al mare) con acqua salmastra. La più importante è la Laguna de Oviedo, sulla costa orientale e vicino alla città di Oviedo, con una superficie di 28 km2 (11 sq mi). Sulla costa occidentale, la laguna più importante è la Laguna Salada, con una superficie di 1,8 km2 (0,7 sq mi).
Clima
Il clima della provincia è tropicale, caldo per la maggior parte dell'anno, ma è più fresco sulle montagne. È molto secco nelle savane e nelle pianure, con lunghe siccità, ma le piogge sono comuni in alta montagna.