Mapa físico del Estado de Río de Janeiro, Brasil
El estado es parte del mata atlántica o bosque atlántico y se compone de dos áreas morfológicas distintas: una extensa planicie drenada por ríos, llamada Baixada , y una meseta, que se disponen de manera paralela desde la costa en el Océano Atlántico hacia Minas Gerais.
La costa se extiende a lo largo de 635 kilómetros y está formada por las bahías de Guanabara, Sepetiba e Ilha Grande. Hay pendientes prominentes cerca del océano, que también presentan diversos entornos, como vegetación de la ecorregión de restingas del litoral Atlántico, bahías, lagunas y bosques tropicales.
Sin embargo, la mayor parte del estado consiste en tierras altas, a menudo superiores a 1000 m, formadas por varias cadenas montañosas como la Serra do Mar, que separa al estado de Río de Janeiro del estado de São Paulo. El punto más alto del estado, el Pico das Agulhas Negras (pico de agujas negras) se encuentra en la Serra da Mantiqueira, que forma el límite físico con la vecina Minas Gerais.
Sus principales ríos son el Guandu, el Piraí, el Paraíba do Sul, el Macaé y el Muriaé.