Desde el punto de vista geográfico, La Rioja puede dividirse en dos grandes áreas. En el norte se encuentra el valle del Ebro, una franja de unos 115 kilómetros de longitud y entre 40 y 60 kilómetros de anchura, dedicada tradicionalmente al cultivo de la vid, cereales, frutales y hortalizas. Al sur se extiende una amplia zona montañosa formada por estribaciones de la cordillera Ibérica con diversas altitudes y características geológicas. Desde estos montes hasta el Ebro descienden siete ríos que forman otros tantos valles.

Por otra parte, el mapa de la región se suele dividir en tres secciones verticales de oeste a este, siguiendo el curso del Ebro: Rioja Alta, Rioja Media y Rioja Baja, cuyos nombres y territorios coinciden parcialmente con las zonas vinícolas definidas por el Consejo Regulador de la Denominación de Origen. Las tierras de valle de la Rioja Alta tienen mayor altitud sobre el nivel del mar que las de la Rioja baja, así como un tipo de clima con influencias atlánticas, mientras que la Rioja Baja es una región típicamente mediterránea, más cálida y seca, con monte bajo, almendros y olivares.

Esta peculiar disposición geográfica en valles y sierras hace que La Rioja, a pesar de su escasa extensión, posea ocho tipos distintos de hábitat natural y una diversidad paisajística notable: desde ecosistemas de alta montaña, bosques húmedos y pastizales en los montes de la Rioja Alta hasta parajes semiáridos en los valles más orientales de la Rioja Baja.

Una parte muy amplia de estas tierras surorientales está declarada Reserva de la Biosfera por la UNESCO desde el año 2003. La reserva abarca los valles del Leza, Jubera, Cidacos y Alhama, y su superficie representa el 24% del total de la comunidad autónoma. Ésta posee, además, seis espacios ecológicos integrados en la Red Natura 2000, de ámbito europeo, que suman el 33% del territorio riojano. Entre ellos cabe destacar el Parque Natural de la Sierra de Cebollera.

Al margen de estas regiones naturales, la comunidad autónoma no posee una división en comarcas con relevancia administrativa.

La Rioja Alavesa, por su parte, es una comarca de Álava con capital en Laguardia, situada entre el río Ebro y la sierra de Cantabria, con un característico relieve de lomas, declives y terrazas cubiertas de viñedos. Los municipios navarros adscritos a la Denominación de Origen Rioja se sitúan también en la ribera del Ebro, al norte de la Rioja Media y la Rioja Baja, y comparten con ellas el clima y los cultivos de tipo mediterráneo.