ブリャンスク州はヨーロッパロシア西部、ウクライナおよびベラルーシ国境に位置し、地図上ではウクライナ領とベラルーシ領の間を西へ州西部が突出した形となる。地形は州東端を中央ロシア高地の西麓、北部スモレンスク高地の南部(最高点288m)の丘陵性台地の緩やかな起伏がある以外は、侵食性平原と沿ドニエプル低地の平坦なモレーン・外縁推積原の平原からなる。州の全域がドニエプル河水域にあたるロシア唯一の州で、主要河川はドニエプル水系のデスナ川およびその支流スドスチ川、ボルヴァ川、ナヴリャ川、ネルッサ川など。州西部ではイプチ川とその支流ウネチャ川など。ブリャンスク州の大部分は南部タイガ地帯、近タイガ地帯に属し、南東部の辺部では森林ステップ地帯に属する。土壌はデルノ=ポドゾル化土、南東部では灰色森林土およびチェルノーゼム(黒土)がみられる。森林は松、白樺を主に、州領域の約40%におよぶ。1月の平均気温は−7度。7月の平均気温は+18度。年間降水量は600mmで、夏季に多い。