Goiás se localiza em terreno bastante acidentado onde se destacam a Serra Dourada e os Morros de São Francisco, Canta Galo e das Lages. O município é cortado pelo Rio Vermelho (afluente do rio Araguaia) e está situado na bacia do Tocantins-Araguaia, que compartilha a foz com o Rio Amazonas. Ele passa do lado da casa da poetisa Cora Coralina. Há também os rios Urú, do Peixe, Ferreira e Índio.
A vegetação típica de Goiás é a mesma do Cerrado, em sua maior parte é semelhante à de savana, com gramíneas, arbustos e árvores esparsas. As árvores têm caules retorcidos e raízes longas, que permitem a absorção da água, disponível nos solos do cerrado abaixo de 2 metros de profundidade mesmo durante a estação seca do inverno. O município possui diversas áreas preservadas, com cachoeiras e riachos: Parque da Carioca, APA da Serra Dourada, APA da Cidade de Goiás, ARIE Águas de São João e Reserva Biológica da UFG.
