Sonora este unul din cele 31 de state federale ale Mexicului (al cărui nume oficial este Estados Unidos Mexicanos) care se găsește în partea de nord-vest a țării. Statul Sonora se învecinează cu statele Chihuahua la est, Sinaloa la sud, respectiv cu Baja California la nord-vest. Pe graniță sa nordică, statul Sonora se învecinează cu stateleamericaneArizona, pe majoritatea sa, respectiv cu New Mexico pe ultima porțiune dinspre vest. Marginea vestică a statului este o lungă zonă litorală a parții estice a Golfului California (denumit adesea și Mar de Cortés, Marea lui Cortez). Statul, care este al doilea ca mărime din Mexic, ocupând 9,2% din suprafața țării, dar al 19-lea ca ordine a populației, este subdivizat în 72 de municipii.
Extinderea geografică mare a statului face ca acesta să prezinte patru zone distincte ecologic, geografic, geofizic și geomorfologic, zona Sierra Madre Occidental, Sierras y Valles paralelos, deșertul sonoran și zona costală a Golfului California. Dintre acestea, zona deșertului Sonora, respectiv zona muntoasă a lanțului montanSierra Madre Occidental acoperă majoritatea suprafeței statului. Râul Colorado, care izvorăște din statul american Colorado străbate extremitatea sa nord-vestică, după care se varsă în Golful California. Climatul este uscat și atinge temperaturi extreme.