Está situada al nor-este del departamento de Arequipa, entre los 14º 45’49’’ y 15º 18’22’’ de latitud sur y los 79º 49’49’’ y 72º 18’41’’ de longitud oeste. Por el norte limita con la provincia de Espinar (Cuzco), por el sur con las provincias de Arequipa y Camaná, por el este con las de Lampa y San Román (Puno) y por el oeste con la provincia arequipeña de Castilla.
El espacio donde históricamente se han instalado los grupos humanos es la Cuenca del Colca, atravesada por el río del mismo nombre. En su recorrido hacia el mar, el río Colca ha cavado uno de los cañones más profundos del planeta y sólo en sus laderas, siempre agrestes, se ha desarrollado la agricultura, mientras que en las zonas altas de puna se ha desarrollado una vigorosa ganadería.
La topografía de la región es muy variada, encontrándose alturas que van desde los 1800 msnm, en el Cañón del Colca, hasta los 6288 msnm, en el Nevado de Ampato o Huaypuna. Pueden distinguirse como zonas altamente diferenciadas el macizo andino, que está formado por la cordillera con varios picos nevados; y la puna, que se extiende entre los 3500 y los 5000 msnm.
La topografía de la región es muy variada, encontrándose alturas que van desde los 1800 msnm, en el Cañón del Colca, hasta los 6288 msnm, en el Nevado de Ampato o Huaypuna. Pueden distinguirse como zonas altamente diferenciadas el macizo andino, que está formado por la cordillera con varios picos nevados; y la puna, que se extiende entre los 3500 y los 5000 msnm.
Ésta es un área mas bien semiplana, con pendientes suaves que oscilan entre el 3 y 5 %, donde abundan los pastos naturales (yareta, ichu y otros). Esta área tiene intercalados pequeños valles erosionados con depósitos detríticos. Por debajo de esta zona, que oscila entre los 3000 y 3600 msnm, están los valles interandinos, como el del Colca, espacio apto para la agricultura y la ganadería.
En las zonas de valles y quebradas deben distinguirse las partes interfluviales y los cañones. Las partes ínterfluviales tienen pendientes medias de 25%, gran número de manantiales temporales y permanentes (Cabanaconde, Maca, Ichupamapa, etc), y acceso a aguas superficiales y subterráneas de tipo estacional.
La fuerte pendiente obligó, para habilitar tierras para la explotación agrícola, a desarrollar una ingente labor de terraceo, construyéndose una gran cantidad de andenes, cuyo origen es, según estudios arqueológicos, preincaico, que hasta la actualidad una buena proporción está en plena explotación. Esta es la zona donde se han instalado los principales centros poblados del valle: Cabanaconde, Tapay, Maca, Lari, Ichupampa, Chivay, Achoma, Coporaque, etc. Debido a la profundidad del cañón y, en la actualidad, por la construcción del túnel del Proyecto Majes, que capta precisamente las aguas del río Colca, el grueso de la irrigación agrícola empleada se desarrolla en base a la utilización de aguas procedentes de los manantiales y deshielos.
El cañón está formado por valles con desniveles que oscilan entre los 1000 a 2100 metros de profundidad, con 35% de pendiente. Las pérdidas de agua por escurrimiento superficial y subterráneo son mínimas y es esta la zona que mejores condiciones presenta para el abastecimiento hídrico de los campesinos. Es la zona donde se han construido la mayor cantidad de andenes hacia ambos lados del río, que se complementa con una adecuada tecnología de riego y de producción agrícola.
El Cañón del Colca va profundizando su curso a medida que el río avanza hacia la costa, estando a tal profundidad en la zona agrícola que sus aguas no han podido ser utilizadas para irrigar el valle.
Los suelos están formados por rocas sedimentarias, metamórficas e ígneas extrusivas (derramas lávicas, tufos y cenizas volcanicas), e intrusitas de composición granitoide. Mas de la mitad del territorio provincial está constituido por la región altiplanica, lo cual explica que la ganadería de camélidos jugara un rol crucial en la historia de la región. Por oposición, la zona con aptitud agrícola es reducida y ha requerido ingentes esfuerzos para su acondicionamiento. A esto se añade la escasez de tierras con aptitud agrícola.
Con relación a la hidrografía, las aguas de la región alimentan tres cuencas. En el norte, el drenaje de los deshielos de sus cumbres se dirige al río Apurímac, perteneciente a la Hoya Amazónica. En el sur-este las aguas drenan hacia los ríos Chili, Yura y Sihuas, integrantes de la cuenca del Quilca. El resto de las aguas drenan al Colca que capta el grueso de los recursos hídricos provenientes en un 80% de la superficie de la micro región. La subcuenca del Colca tiene una superficie de 72.1109 km2 y una longitud de 214 km. Sus afluentes principales son, por la margen derecha, los ríos Blanquillo, Negrillo, Condoroma, Moqueruyo, Chalhuanca y Molloco. Por la margen izquierda, los ríos Antesalla, Callalli, Hualcahualca y Huambo. Este es el eje donde se han producido los principales asentamientos humanos.
