Рельеф территории области разнообразен. Северную половину занимает Прикаспийская низменность, занятая горами Жельтау (221 м), Мынсуалмас (148м) и песчаными массивами (Каракум, Сам и другие), обширными солончаками (Оликолтык, Кайдак, Карадулей, Каракешу и другие) и полуостровом Бузачи. Центральную часть занимает полуостров Мангыстау, где находятся горы Мангыстау (Актау 556 м, Каратау, 562 м), плато Мангыстау и самая глубокая в СНГ впадина Каракия (132 м). На юго-западе находится плато Кендирли-Каясанское, на юге — впадина Карынжарык. Восток области занят плато Устюрт.
Недра богаты запасами нефти, газа, фосфорита, угля, марганца, различных солей, ракушечника.
Климат континентальный, крайне засушливый. Средняя температура января −14, −19оС, июля +26, +40оС. Годовое количество осадков 100-150 мм.
Административно-территориальное деление Мангистауской области представлено 3 городами (г. Актау, моногород Жанаозен областного значения, малый город Форт-Шевченко районного значения), 5 районами, 46 сельскими округами, 61 сельскими населенными пунктами.