Landskapet er forholdsvis monotont og består for det meste av sletter og platåer, omkranset av bratte skråninger. Nær 60 % av landet (den nordlige delen) er ørken (Sahara) med sandsteinsplatåer og senkninger dekket av sanddyner. I nordøst, ved grensen mot Algerie, ligger fjellmassivet Adrar des Iforas. Høyeste fjell er Hombori Tondo, 1155 moh., i midtre del av landet, nær grensen mot Burkina Faso. Den midtre delen av landet preges av Nigers innlandsdelta, som er et stort oversvømmelsesområde hvor elven skifter retning fra nordøst til sørøst og danner en grus- og sandvifte. Sørlige del er et lavt platå, gjennomskåret av elvene Senegal og Niger.
Klima
Mali ligger i den tropiske klimasonen, og er et varmt og tørt til semitørt land. Den sørligste delen av landet har savanneklima med årsnedbør 1000–1500 mm. August er nedbørrikeste måned og desember–februar er tørketid. Varmeste periode er før regntiden, med middeltemperatur over 30 °C i april, mens det er kaldest med middeltemperatur 25 °C i desember–januar. Lenger nord blir regntiden kortere, og det er tørketid oktober–april. Her er det steppe og ørken med årsnedbør ned i 100–150 mm. Varmeste tid her er mai–juli med middeltemperatur 35 °C, mens middeltemperaturen for desember–januar er ca. 20 °C. Helt i nord faller det bare ca. 50 mm nedbør i året. Nedbøren kan vise store variasjoner fra år til år.
Klima
| Temperatur | Nedbør | ||||||||||
| VARMESTE MÅNED | KALDESTE MÅNED | ÅRLIG | VÅTESTE MÅNED | TØRRESTE MÅNED | |||||||
| Maks. | Min. | Maks. | Min. | ||||||||
| °C | °C | °C | °C | mm | mm | mm | |||||
| Bamako | april | 39 | 24 | aug. | 31 | 22 | 1120 | aug. | 348 | feb., des. | < 3 |
| Tessalit | juni | 43 | 28 | jan. | 27 | 12 | 90 | aug. | 38 | jan., feb., april, okt.–des. | < 3 |
| Tombouctou (Timbuktu) | mai | 43 | 26 | jan. | 31 | 13 | 230 | aug. | 81 | jan.–feb., april, nov.–des. | < 3 |
Temperaturene som oppgis er gjennomsnittlig daglig maksimum og minimum i vedkommende måned.