Mapa físico del Estado del Río Grande del Norte, Brasil
Río Grande del Norte está dominado por su costa. El estado es famoso por sus playas y dunas de arena, y el aire es, según la NASA, el segundo más limpio del mundo después de la Antártida.
Predominan dos climas: húmedo tropical, en el litoral oriental y semiárido, en el resto (la mayor parte) del estado (incluida la costa norte). La selva tropical que una vez cubrió la mayor parte de la costa de Brasil tenía su extremo norte en el sur de Río Grande del Norte; El área al norte de Natal, la capital, está con dunas, una especie de formación asociada con el clima semiárido. El clima semiárido se caracteriza no solo por el bajo nivel sino también por la irregularidad de las precipitaciones; algunos años pueden pasar sin o muy poca lluvia; la mayor parte del interior del estado es parte del Polígono de sequías (un área que recibe atención especial del gobierno federal). También hay muchos manglares en el estado, y el interior está dominado por la selva tropical. El Atolón de las Rocas en el océano Atlántico, a 260 km al noreste de Natal, también pertenece al estado del Río Grande del Norte. Está contenido en la Reserva Biológica Atol das Rocas, totalmente protegida.