Nordafrika ist der nördliche Teil Afrikas und wie andere multinationale geographische Gebiete dieses Kontinents geographisch nicht klar abzugrenzen. Einige Staaten werden wahlweise Nordafrika, Westafrika oder Subsahara-Afrika zugeordnet.
Der hauptsächliche Bestimmungsfaktor ist die im Westen bis an die Atlantikküste reichende Wüste Sahara. Da die Arabische Platte bzw. die Arabische Halbinsel geologisch zu Afrika gehört, kann sie auch geographisch zu Nordafrika gerechnet werden. Religiös wird Nordafrika hauptsächlich durch den Islam geprägt, ethnisch durch Berber, Mauren und Araber, im südlichsten Bereich auch Nubier, Amharen und Schwarzafrikaner. Zu den Kernstaaten Nordafrikas zählen Marokko mit der Westsahara, Algerien, Tunesien (kleiner Maghreb), Libyen (großer Maghreb), Ägypten und der Sudan. Mauretanien, Niger, Mali, Tschad, Äthiopien, Eritrea und Südsudan sind hingegen Randzonen und nur in den notwendigen Zusammenhängen (z. B. Geologie, Klima, Ökologie, Sahel-Zone) relevant.
Als Nordafrika im weiteren geographischen Sinne bezeichnet man das Gebiet des Kontinents Afrika, das die Sahara und den nördlich, westlich und östlich davon liegenden Küstenstreifen zum Mittelmeer, zum Atlantik und zum Roten Meer bzw. zum Suez-Kanal etwa zwischen dem 19. und 38. Breitengrad und dem 13. Grad westlicher und 25. Grad östlicher Länge umfasst (Definition der Encyclopedia Britannica). Es hat eine Fläche von 4,75 Millionen Quadratkilometern. Vier Fünftel davon sind gegenwärtig Wüste. Im Westen, Norden und Osten wird Nordafrika durch die Ränder der afrikanischen Platte begrenzt, die gleichzeitig die Küstenlinien zum mittleren Atlantik, zum südlichen Mittelmeer und zum Roten Meer bilden. Im Süden gilt die west-östlich verlaufende Sahelzone als Grenze. Die Südgrenze Nordafrikas ist somit im Unterschied zu den anderen keine geologisch-geographische Grenze, sondern eine landschaftsökologische und damit weniger genau definierbar.
Es gibt sehr große Sandwüsten (Erg), deren Ausdehnung von Ost nach West zunimmt. Die größten sind im Westen, der östliche und der westliche große Erg, beide in Algerien, im Osten ist es die Libysche Wüste, die sich von Westägypten nach Libyen erstreckt, wo sie auch Calancio Desert heißt. Dazwischen liegen unter anderem in Libyen die Rebianah- und Murzuk-Wüste und im Norden des Sudan das Selima Sandsheet. An den Wüstenbereich der Sahara grenzt im Süden als Übergangszone die Halbwüsten und Trockensavannen der Sahelzone.
Mehrere große Hochplateaus und Gebirge befinden sich im südlichen Bereich der Sahara, im Norden zieht sich ein großes, stark gefaltetes Küstengebirge, das Atlas-Gebirge am äußersten westlichen Ende der Mittelmeerküste, über mehr als 2000 km von Südwest-Marokko bis zum nordöstlichen Tunesien parallel zur Küste hin und ist Ursache für das Fehlen natürlicher Häfen dort. Dort befindet sich auch mit dem Jbel Toubkal der höchste Berg Nordafrikas (4165 m). Das Rif-Gebirge im Nordwestzipfel Marokkos ist geologisch wiederum Teil der Kordilleren auf der Iberischen Halbinsel. Die wesentlichsten Gebirgs- und Hochlandformationen Nordafrikas sind (von Ost nach West): das ostnilotische Bergland bis nach Äthiopien, Gilf el-Kebir, Uwaynat, Ennedi-Massiv, Tibesti, Fessan, Tadrart Acacus, Ténéré, Tassili, Hoggar, Aïr, Ahaggar, Adrar des Iforas, Tademaït-Plateau, Atlas-Gebirge.
Neben den das Atlas-Gebirge entwässernden Flüssen, der größte von ihnen ist der Sebou, im Nordwesten ist der Nil, der mit seinem Tal und Delta eine eigene topographisch-geographische Region bildet, der einzige ganzjährig wasserführende Fluss der gesamten Region, und vom algerischen Ounianga Serir abgesehen ist der Tschad-See neben einigen kleineren wie dem Qarun-See im Fayum und einigen artesisch gespeisten kleineren Seen wie im Wadi Rajan in Ägypten das einzige größere, allerdings stark verlandende Binnengewässer. Der relativ dicht besiedelte Küstenstreifen ist meist nur wenige Kilometer breit, und die Wüste reicht oft bis direkt ans Meer. Die Entwässerungszonen des Niger und Benue, an die früher auch der Tschadsee angeschlossen war, sowie des Senegal werden nicht mehr zu Nordafrika gerechnet.
Die Küste zum Mittelmeer verläuft ziemlich genau ostwestlich zwischen Gibraltar und Tunis etwa zwischen dem 35. und 37. Breitengrad, von wo aus sie im Bereich von Tunesien die Kleine Syrte, im Bereich von Libyen die Große Syrte bildet, einen weit nach Süden ausschwingenden, bis zum 30. Breitengrad reichenden Golf und südlichsten Punkt des Mittelmeeres. An der östlichsten Stelle der Syrte steigt dann die Halbinsel Cyrenaika wieder bis etwa zum 33. Breitengrad auf, von wo die Küste dann leicht abfallend etwa am 32. Breitengrad Nildelta und Suezkanal erreicht.
Die Grenzen der einzelnen Staaten sind einst von den Kolonialmächten mit dem Lineal gezogen worden und nehmen auf ethnische Aspekte oder die Traditionen der altafrikanischen Staaten vor allem der Subsahara (Bornu, Kanem, Songhay, Darfur, Tarkur, das Sultanat von Sannar, Kordofan oder Nubien) keine Rücksicht, was inzwischen überall vom Sudan bis zur Westsahara für Konflikte sorgt, zumal die teils tausende Kilometer langen Grenzen (Algerien fünfeinhalbtausend km zu Land) größtenteils durch Wüsten führen und in ihrem Verlauf unpräzise und kaum zu überwachen sind. Die westlich vorgelagerten, geologisch nicht zum nordafrikanischen kristallinen Grundschild gehörenden, sondern vulkanisch auf der afrikanischen Platte entstandenen Kanarischen Inseln zählen geographisch zu Nordafrika, politisch aber zu Spanien, das zudem an der marokkanischen Küste mit den Hafenstädten Ceuta und Melilla zwei Exklaven besitzt.
Geologisch und geomorphologisch ist Nordafrika und insbesondere die Sahara relativ einfach strukturiert und ihre Formationen sind vorwiegend das Ergebnis mariner Phasen und Überflutungen. Auf einem kristallinen Sockel wechseln sich Becken und Schwellen ab. Die Becken sind dabei mit mehreren tausend Metern (bis zu 7000 m) dicken marinen und kontinentalen Ablagerungen verfüllt, wobei die marinen Sedimente den mehrfachen Überflutungen vor allem der nördlichen und westlichen Sahara entstammen, die kontinentalen den Abtragungs- und Ablagerungsvorgängen der Trockenzeiten, als von den Gebirgen Material heruntergespült wurde. Entstanden sind die Becken vor allem durch das Tethys-Meer in der Kreidezeit sowie im Tertiär, doch reicht die Entstehung des Taoudeni-Beckens bis vor das Kambrium zurück. Auch die verschiedenen hydrogeologischen, durch unterschiedliche Salinitätsgrade charakterisierten Schichtungen des Grundwassermeeres entstammen diesen Phasen. Die ältesten sind über 400 Millionen Jahre alt. Die Chotts bzw. Sebkhas genannten Salzpfannen und Salzwüsten sind ebenfalls Zeugen sowohl der marinen Überflutungen wie der Sedimentierungen aus dem salzhaltigen Gesteinsmaterial der umliegenden Gebirge und Plateaus, und vor allem die Versickerung abflussloser Gewässer war auch an den hydrogeologischen Schichtungen der fossilen Grundwasserseen beteiligt. Die für die östliche Libysche Wüste typischen Depressionen vor allem des östlichen Nordafrika sind ebenfalls Ergebnis von Auswaschungsvorgängen weicherer Gesteinsschichten. Insgesamt gibt es in der Sahara und Nordafrika 11 derartige Becken, in die teils Wasser, am Kontinentalschelf aber auch Erdöl und Erdgas eingelagert sind: Von Westen nach Osten und Norden nach Süden:
Das Tindouf- und Taoudeni-Becken
Das südalgerische und das Niger-Becken
Das Homra-Becken (nach der nordlibyschen Steinwüste Hamadat al-Hamrah), Syrte-, Murzuk- und Tschadbecken
Das nordägyptische, Dachla- und Kufra-Becken
Das Niger- und das Tschad-Becken gehören nicht mehr zur Sahara und nur teilweise zu Nordafrika.
Dem stehen mehrere aufgebogene Schwellen gegenüber, die die Becken trennen und bei denen der kristalline Untergrund an die Oberfläche tritt. Es sind dies:
Die Eglab-Schwelle (nach den Hügeln von El Eglab in der südwestlichen Ecke Algeriens)
Die Nefusa-Schwelle (nach dem gebirgigen, bis 968 m hohen Schichtstufenland Jabal Nafusah südlich von Tripolis)