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Lo stato del Mississippi si trova nella sezione orientale della pianura costiera del golfo. Ad eccezione del nord, dove il territorio si alza formando un paesaggio di colline, il Mississippi può essere considerato uno stato pianeggiante. L'altezza media dello stato pertanto è scarsa poiché non supera i 90 m. Il punto più elevato del Mississippi è il monte Woodall, di 246 m.
In generale, il Mississippi si divide in due grandi zone: la pianura alluvionale del Mississippi e la regione della pianura costiera. La prima occupa la regione conosciuta come il Delta, si tratta di una regione dal suolo fertile formato dalle alluvioni dei fiumi Mississippi e Yazoo.
La pianura costiera del golfo comprende varie aree differenti tra loro. La zona costiera, di soltanto 71 Km, si caratterizza per le sue baie (Saint Louis, Biloxi, Pascagoula, ecc) e le sue praterie. La costa è protetta delle acque del golfo da diverse isole, tra esse Petit Bois, Horn, Ship e Cat. La sezione orientale del Mississippi è dominata da un paesaggio di colline, (Pine Hill e North Central Hills) a nord-est, il terreno si alza formando le colline Pontotoc, formazione che si estende da sud alla frontiera con il Tennessee. A ovest delle colline Pontotoc si trova la Prateria Nera (Black Prairie), regione di grande fertilità. A est della Prateria Nera si trova un'altra sezione di colline, le Tennessee Hills. Infine, a sud-est del Delta, nella zona meridionale del Mississippi, si estende la regione di Piney Woods il cui nome indica la sua principale risorsa: i boschi di conifere.
Il fiume Mississippi che dà il nome allo stato, domina il paesaggio di questa regione. I suoi affluenti più importanti sono i fiumi Yazoo e Big Black. Oltre a questi fiumi, altri come il Pearl, Pascagoula e Tombigbee, scorrono attraverso il territorio prima di sfociare nel golfo del Messico. Dopo la costruzione di opere di canalizzazione, (63 km attraverso le colline Pontotoc), il principale sistema fluviale è attualmente il Tennesse-Tombigbee. In Mississippi abbondano le zone paludose e laghi, molti di essi opere di ingegneria, come il lago Arkabutla, il lago Grenada ed il lago Pickwic.
Il clima del Mississippi è umido e temperato. Gli inverni sono miti, con temperature medie che variano tra 6 °C e 10 °C in gennaio, ed estati calde con medie di 28 °C nel mese di Luglio. In estate non ci sono differenze significative nelle temperature , con massime fino a 35 °C, in inverno le temperature sono più miti nella sezione meridionale. Le precipitazioni medie registrate nell'area del Mississippi sono di 1.270 mm, benché leggermente più abbondanti nel sud, 1.550 mm. La regione si trova all'interno dell'area di influenza degli uragani tropicali, tra giugno ed ottobre, e dei tornado, tra febbraio e maggio.
Il Mississippi, soprannominato "lo Stato Magnolia", vanta una ricca biodiversità, con oltre 600 specie di animali e 3.000 specie vegetali che popolano i suoi diversi habitat.
Le foreste, che ricoprono il 55% del territorio, ospitano una varietà di alberi ad alto fusto, tra cui querce, hickory e pini. Lungo i fiumi e le zone alluvionali prosperano cipressi, olmi, salici, allori e noci pecan. Tra i mammiferi più iconici troviamo il cervo dalla coda bianca, il daino, il procione e il coniglio selvatico. Inoltre vi sono anche, scoiattoli, tacchini selvatici e quaglie. Non mancano gli animali alati: aironi, falchi, gufi e una miriade di uccelli colorano il cielo del Mississippi. Nelle zone umide si possono osservare anatre, oche e persino l'occasionale alligatore del Mississippi. Lo stato ospita anche una ricca varietà di rettili e anfibi, tra cui serpenti, rane, salamandre e tartarughe. Tra i pesci d'acqua dolce troviamo il persico trota, il pesce gatto e il bass. La conservazione della flora e della fauna è una priorità per il Mississippi. Diverse aree protette, tra cui il Delta National Wildlife Refuge e il Bienville National Forest, offrono un rifugio sicuro a molte specie e permettono ai visitatori di immergersi nella bellezza selvaggia dello stato.