Il Wyoming confina a nord con il Montana, a est con il Dakota del Sud e il Nebraska, a sud con il Colorado, e a ovest con Utah e Idaho. La capitale dello stato Cheyenne. Il territorio pu essere suddiviso in quattro regioni fisiche: la catena delle montagne rocciose ad ovest, comprendente l'aspro massiccio della Teton Range, la Wind River Range e i monti Bighorn; i monti Laramie, parte delle Montagne Rocciose meridionali; la sezione centromeridionale, parte del Wyoming Basin, una serie di bacini intervallati da catene montuose e la regione orientale, particolarmente fertile, occupata dalle Grandi Pianure.
Diversi sono i fiumi che nascono o scorrono attraverso lo stato: il Mississippi , il fiume Yellowstone, il Powder River e lo Snake River.
I maggiori laghi naturali sono lo Yellowstone e il Jackson, entrambi nel nord-ovest; i principali bacini artificiali sono il Flaming Gorge, il Glendo, il Seminoe, il Pathfinder e il Boysen, tutti formati da dighe di sbarramento poste lungo i corsi d'acqua.