Относительно небольшая территория Каталонии характеризуется большим разнообразием ландшафтов. На севере высятся пики Пиренейских гор, которые сменяются зелеными долинами, покрытыми хвойными лесами. Здесь находятся кристально чистые озера и горные хребты самых причудливых форм, в том числе всемирно известный Монсеррат. На смену гористым пейзажам приходят плодородные холмистые долины центральных районов, где раскинулись пшеничные поля и виноградники. Более ровные территории с засушливым климатом лежат на юго-западе. В этих солнечных краях находятся виноградники, оливковые рощи и фруктовые сады.

Дельта реки Эбро с ее каналами, лагунами и песчаными отмелями представляет собой один из лучших образцов водных угодий в западной части Средиземноморья. К северу расположился "золотой берег" Коста Дорада с широкими песчаными пляжами.

Область располагается в нескольких климатических зонах. Для густонаселенных прибрежных районов, в которых находятся Таррагона, Барселона и Жирона, характерен континентальный средиземноморский климат, для пиренейских высокогорий – альпийский.

На средиземноморском побережье летние месяцы сухие и жаркие, температура поднимается до +30°С. Средняя августовская температура в Барселоне: +23,7°С, в это время море прогревается до +25°С. В зависимости от конкретной территории, зимы бывают мягкими или прохладными. Средняя январская температура в Барселоне +8,9°С, среднегодовая температура +15,6°С. Даже в тех частях Пиренеев, которые лежат неподалеку от побережья, нередки снегопады. Годовая норма выпадения осадков 628 мм.

Весна и осень – самые дождливые сезоны на всей территории области, за исключением пиренейских долин, где пик выпадения осадков приходится на летние месяцы. В удаленных от моря районах летние месяцы жарче. Самые сухие месяцы на побережье – февраль, март, июнь и июль. Температура в дневное время может подниматься до +35º, иногда до +40ºС. Ночная температура здесь ниже, чем в прибрежных районах – от +14° до +16°С. В долинах Сегре и других рек часто образуются туманы, зимой периодически идут холодные мелкие дожди.

Разнообразие ландшафтов и климатических зон Каталонии предопределило многообразие ее флоры и фауны. На территории области располагается несколько природоохранных зон, в том числе заповедников и национальных парков.

Большинство заповедников находится в курортных районах Коста Брава и Коста Дорада. Четыре крупных заповедника расположены в провинции Барселона. Один из самым живописных - горный массив Монсеррат.

Среди его величественных скал растут каменные дубы, обитают кабаны, виверры, саламандры и лесные голуби. К числу крупных заповедников и национальных парков также относятся дельта Эбро в Таррагоне, парк Айгуэстортес в Лериде и заповедники мыс Креус и Гарроча в Жироне. В дельте Эбро гнездятся десятки тысяч пар птиц. Здесь встречаются рыжие, египетские и желтые цапли, кваквы, кряквы, серые утки, широконоски, волчки, большие выпи, красноносые нырки, ходулочники, луговые тиркуши, чайки Одуэна, белощекие, малые, речные, пестроносые и чайконосые крачки, шилоклювки и большие веретенники.

В национальном парке Айгуэстортес в окружении гористых ландшафтов находится, в общей сложности, 272 озера. Берега рек и ручьев поросли белыми березами, на горных склонах растут сосны, также встречаются лещина, ясень, европейский тис, осина, ива и клен. Здесь водятся кабаны, серны, красные белки, лесные куницы, сони, беркуты, тетерева-глухари и белые куропатки. На территории заповедника Гаррочи находится около тридцати вулканических конусов. Его холмистые долины покрыты дубравами, буковыми рощами и ольшаниками. К числу пернатых обитателей этих мест принадлежат ястреба-тетеревятники, сапсаны и обыкновенные змееяды.