Административный центр — Кострома. Другие крупнейшие города области — Шарья, Буй, Нерехта, Галич, Волгореченск, Мантурово.
Территория области составляет 60 211 км². Численность населения — 566 266 чел. (2024). Городское население — 71,9 % (2017). Наименьший по численности населения, самый северный и самый восточный регион в своём федеральном округе.
Костромская область расположена на северо-востоке Европейской части России. Протяжённость с севера на юг — 260 км, с юго-запада на северо-восток — 500 км. Граничит на севере — с Вологодской областью, на юге — с Ивановской и Нижегородской областями, на западе — с Ярославской, на востоке — с Кировской областью.
Климат области умеренный континентальный. Средние температуры января от −11,9°С на юго-западе (Кострома, Нерехта, Волгореченск, Красное-на-Волге) до −14,0°С на северо-востоке (Павино, Боговарово, Вохма); июля от +17,0°С на северо-западе (Солигалич) до +18,5°С (Островское, Кадый, Судиславль); апреля от +2,0°С до +3,5°С; октября от +1,5°С до +3,0°С. Среднегодовая температура от +1,5°С на северо-востоке (Боговарово) до +3,0°С на юго-западе (Кострома, Нерехта, Волгореченск, Красное-на-Волге). Абсолютный максимум температуры воздуха +37°С, абсолютный минимум −53°С (Солигалич). Количество осадков: от 530 мм/год на северо-востоке и севере (Боговарово, Вохма, Солигалич) до 600 мм/год на западе (Буй), с максимумом в летний период и минимумом — в зимний. Количество осадков преобладает над испарением. Вегетационный период — 110—140 дней. Суммы температур вегетационного периода от 1600°С до 1900°С. Безморозный период продолжается от 100 дней на севере до 130 дней на юге. Снежный покров держится в среднем 150—155 дней. Средняя дата появления снежного покрова — конец октября, средняя дата разрушения снежного покрова — середина апреля. Максимальная толщина снежного покрова достигает в феврале-марте 55-80 см. Среднее количество солнечных дней в году — 124. Летом преобладающее направление ветра северо-западное, зимой — юго-западное. Средняя скорость ветра 4,0 м/с.
Время начала ледостава на реках — начало ноября, время вскрытия — конец марта — начало апреля. Толщина льда к концу зимы достигает 60 см. Ледоход длится 3-6 дней.
Область находится в пределах моренно-холмистой, местами заболоченной равнины. На западе — Костромская низменность, в центральной части — Галичско-Чухломская возвышенность (высота до 292 м). Вдоль нижнего течения р. Унжа — Унженская низменность. На севере — возвышенность Северные Увалы.