Avec une superficie de 5 229 km2, le département des Ardennes est le plus petit des quatre départements qui forment la région Champagne-Ardenne dont il occupe la partie septentrionale. Il n'en présente pas moins une certaine diversité géographique.
Unique département frontalier de la région Champagne-Ardenne (avec la Belgique), il doit son nom à une vaste région naturelle, l'Ardenne, plateau profondément entaillé par la Meuse et ses nombreux affluents, qui s'étend surtout sur la partie wallonne du sud de la Belgique, mais aussi au Luxembourg ainsi qu'à l'Allemagne (Eifel) et, ailleurs en France, au nord du département voisin de la Meuse en Lorraine.
Son point culminant dans le département est situé sur le versant méridional de la Croix-Scaille (situé entre la commune française des Hautes-Rivières et la commune belge de Gedinne) à 504 m d'altitude.
C'est dans cette partie du massif ardennais que serpente la Meuse en une pittoresque vallée, connue localement comme « la valleye ». S'écoulant dans la partie septentrionale du département des Ardennes, elle arrose d'amont en aval les villes principales de Sedan, Charleville-Mézières et Nouzonville. Elle reçoit de nombreux affluents dont les principaux dans le département sont la Semois et la Chiers.
Au sud du département où coule l'Aisne s'étend la vaste plaine dénudée de la Champagne crayeuse, anciennement dénommée Champagne pouilleuse, prolongée au sud-ouest par la petite région céréalière du Porcien, tandis que la Thiérache à l'ouest et l'Argonne à l'est, franges herbagères, constituent des terroirs très fortement individualisés.