地理空間是物質、能量和信息的存在形式，在地球表層的形態、結構、過程、功能關係上的分布方式和格局，以及這些分布在時間上的延續。
地理空間涉及大氣圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈的互動作用區域，是地球上物理、化學、生物和生物地球化學過程最為活躍的層次。在地理學中，地理空間不僅是研究地球表層空間分布規律的科學領域，也是一個定義在地球表層空間實體集上的關係，強調巨觀的空間分布和空間實體間的相關關係，地理空間與人類活動密切相關，是考古學研究的空間範圍。
在地理信息系統（GIS）中，地理空間是指經過投影變換後，在笛卡爾坐標系中的地球表層特徵空間，它包括地理空間定位框架及其所聯結的地理空間特徵實體，如點、線、面、曲面和體，這些要素構成地球圈層間的複雜地理綜合體。