Ocupa una superficie de 35.892 km², desde la costa árida, en la que se localiza el desierto cálido de Sechura, hasta altitudes que alcanzan los 4.153 m en el cerro Bravo, perteneciente a la cordillera de Guamani, en la cordillera Occidental de los Andes. Otros desiertos son el despoblado de Piura, la pampa de Chira, situada por encima del valle, y el tablazo de Paita, muy fértil gracias al regadío. En éste se desarrolla la típica agricultura a lo largo de las vegas de los ríos, con algodón, arroz y caña de azúcar. Los recursos forestales están muy mermados: de los algarrobos se fabricaron vigas, alimentos reconstituyentes para el consumo humano y pienso caprino. Junto a los valles de los ríos del Pacífico, en la vertiente del Amazonas destaca el Huancabamba, afluente del Chamaya y éste del Marañón. El clima es tropical de dos estaciones, con temperaturas en torno a los 24 ºC y precipitaciones de unos 600 mm anuales. En altura se cultivan los cereales y los tubérculos.

El departamento está densamente poblado (en torno a los 40 hab/km2 en 1993), a pesar de la aridez, gracias al descubrimiento y explotación de la mayor riqueza costera, el petróleo. Destacan en este sentido los asentamientos de Lobitos, Negritos, El Alto, Los Órganos y Talara, en el que se encuentra también una refinería. La extracción de fosfatos (para abono) y el potasio se desarrolla en Bayovar. El departamento está atravesado por la carretera Panamericana. Población (1993), 1.388.264 habitantes.