İlin yüzölçümü 5862 km² olup il bu yüzölçümüyle Türkiye coğrafyasının %0.8' ini kaplar. Batısı Kastamonu, güneyi Çorum, güneydoğusu Samsun illeri, kuzeyi ise Karadeniz ile çevrilidir. 475 km uzunluğundaki sınırlarının 300 km'si kara, 175 km'si ise deniz kıyısıdır. Şehrin kuzeybatısında Akliman, güneydoğusunda iç liman yer almaktadır. Kuzeybatısındaki Akliman ve Hamsilos Koyu, eski çağlardan bu yana barınak yeri olarak kullanılmaktadır.

Dağlar denize paralel olarak uzanmış olup, kuzeybatıda yükselen dağlar Merkez ilçe sahillerine 9-10 km yaklaştıkça alçalır ve sahil ovaları meydana getirir. En yüksek tepeler Ayancık'ta Çangal (1605 m) ve Boyabat'ta Dranaz'dır. (1345 m). Boyabat-Durağan yöresindeki Kızılırmak vadisi dışında önemli bir vadi yoktur. Sinop ve Boyabat düzlükleri en önemli ova benzeri yerlerdir. Önemli akarsulardan Gökırmak, Boyabat ovasını sulayıp Kızılırmak'a karışır. Çatalzeytin, Ayancık, Karasu, Kanlıçay (Güzelceçay) ve Kabalı Çayları Karadeniz'e dökülür.