La Région de Kayes possède des frontières avec trois pays, la Mauritanie au nord, le Sénégal à l'ouest et la Guinée au sud, mais aussi avec la région de Koulikoro à l'est.
Le territoire s'étale sur 119743 kilomètres carrés, pour une population de 1996812 habitants, selon le recensement de l'année 2009. Le climat est humide ou soudanien, selon la classification de Koppen, fondée sur les précipitations et les températures. Kayes, une des plus importantes villes de la région, est à une distance, à vol d'oiseau, de 423 kilomètres de Bamako, la capitale du pays.