Situada en la región centro-este del país, limita al norte con las provincias de Entre Ríos y Santa Fe, al oeste con las provincias de Córdoba, La Pampa y Río Negro, al sur y al este con el mar Argentino del océano Atlántico y al nordeste con el Río de la Plata. Enclavada en el nordeste se encuentra la Ciudad de Buenos Aires, capital provincial hasta su federalización en 1880, aunque fue también asiento transitorio de los poderes provinciales hasta la fundación de La Plata dos años después.
Con 307 571 km² de extensión (aproximadamente la superficie de Italia), es la tercera entidad subnacional más extensa de Hispanoamérica detrás de Santa Cruz en Bolivia y Loreto en Perú además de ser la provincia más extensa del país, ocupando el 11,06 % de su superficie total. Se encuentra dividida en 135 municipios, denominados constitucionalmente partidos. El partido de Patagones es el más extenso, con 600 km², y el de Vicente López el menor, con 33 km².
Su población supera los 15,6 millones de habitantes al 27 de octubre de 2010, según los resultados definitivos del censo de 2010 con lo cual es la provincia más poblada de la República Argentina. A nivel demográfico se suele dividir el territorio provincial entre los partidos del conurbano bonaerense, parte del Gran Buenos Aires, con aproximadamente 10 millones de habitantes, y el interior provincial, con alrededor de 5 millones de habitantes.
Es una de las provincias con la mayor densidad poblacional, equivalente a 50,7 habitantes por km², sólo superada por la Ciudad Autónoma de Buenos Aires y la provincia de Tucumán.