楚雄州地处康滇地轴南段的偏西一方，跨东经100o43′～102o30′，北纬24o13′～26o30′之间，属云贵高原西部，滇中高原的主体部位。东靠昆明市，西接大理白族自治州，南连思茅地区和玉溪市，北临四川省攀枝花市和凉山彝族自治州，西北隔金沙江与丽江地区相望。州境地势大致由西北向东南倾斜，东西最大横距175公里，南北最大纵距247.5公里。境内多山，山地面积占总面积的90%以上，其间山峦叠嶂，诸峰环拱，谷地错落，溪河纵横，素有"九分山水一分坝"之称。乌蒙山虎踞东部，哀牢山盘亘西南，百草岭雄峙西北，构成三山鼎立之势；金沙江、元江两大水系以州境中部为分水岭各奔南北，形成二水分流之态。州境最高点为大姚县白草岭主峰帽台山，海拔3657米；最低点在双柏县南端的三江口,海拔556米。州府所在地鹿城海拔1773米，大致为全州坝区的一般海拔高度。在群山环抱之间，有104个面积在1平方公里以上的盆地（坝子）星罗棋布，形成州内一个个规模不同、独具特色的经济、文化区域。
楚雄州境气候宜人，属亚热带季风气候，但由于山高谷深，气候垂直变化明显。全州总的气候特征是冬夏季短、春秋季长；日温差大、年温差小；冬无严寒、夏无酷暑；干湿分明、雨热同季；日照充足，霜期较短；降水偏少，春夏旱重。同时因各地地形和海拔的差异，形成气象要素时空分布复杂、立体气候和小气候特征明显的特点。年均气温为14. 8～21.9 摄氏度。绝大多数地区最冷月（1月）平均气温在7.4摄氏度；最热月（6月）平均气温21.4摄氏度。极端最高气温42摄氏度（1963年5月31日），极端最低气温-8.4摄氏度（1974年1月1日）。元谋坝子和金沙江河谷地区全年无霜，其他大部分地区无霜期为221天～275天。全州降水量偏少，年均降水量800～1000毫米，且主要集中在7月至10月。楚雄州地处云南省日照高值区，年均日照为2450小时，从西北向东南呈递减分布。西北部的永仁县最多，年平均达2823小时，日照率达65％，是全省日照时数最多、日照百分率最大的地区。最少的是禄丰县为2198小时。全州的蒸发量年平均为2432毫米，为年降雨量的3倍多。元谋县的蒸发量为降雨量的6倍多，是云南省蒸发量最大的干热盆地，蒸发量最小的是南华县和双柏县，年均不到2000毫米。
楚雄州土地总面积4388.7万亩，其中耕地238.36万亩，水田123.95万亩。土壤共有19个类，其中耕作土壤类14个，自然土壤类5个，以紫色土分布最广，红壤次之。紫色土上层不厚，蓄水能力差、抗蚀能力弱，但富含磷、钾，适宜于种植各种经济作物，尤其是烤烟。红壤土层一般较厚，结构较好，呈酸性，适合种植茶叶、薯类、豆类等作物。此外，水稻土是最主要的耕作土壤，全州有128万亩，主要分布在平坝地区。水稻土保水保肥性能好，栽种粮食产量高。州内地质构造复杂，矿产资源丰富，种类涉及41个矿种，产地和矿化地达431处。其中，铜、铁、砷、岩盐、芒硝、石膏等可称优势矿种，煤、铁、石油、天然气等储量较丰富，其他还分布有金、银、铅、大理石、石棉、磷、铂等矿藏。历史上铜、铁、盐、煤等矿产曾对楚雄州乃至云南省经济发展起过举足轻重的作用；楚雄州还是云南省寻找石油和天然气最有希望的一个盆地，生油岩层厚达1000～2000米，预测天然气的资源量十分可观。
楚雄州地处金沙江和元江的分水岭上，境内无天然湖泊，也无入境暗河，水资源多由大气降水形成。全州多年水资源量为68.67亿立方米。州内的地面河流分属金沙江和元江两大水系，蕴藏量达117.7万千瓦（不含金沙江干流），宜开发量为25.21万千瓦。20世纪 70年代末以来，相继建起了武定大响水（1200千瓦）、禄丰花桥（2400千瓦）、双柏鱼庄河（3200千瓦）、大姚天生桥（3700千瓦）、永仁他皮里（2000千瓦）、元谋虎跳滩（2700千瓦）等一批电站。1998年建成投产的双柏县老虎山电站，装机3.7万千瓦，年发电量1.74亿千瓦／小时，是楚雄州目前最大的水电站。
楚雄州的植物种类有6000多种，主要是森林、中草药、野生食用菌等。全州有林地面积1731.3万亩，森林面积1633.6万亩，森林综合覆盖率60.69%，森林覆盖率达39.5%。党的十一届三中全会以来，全州造林面积大幅度增长。已初步建成规模较大的用材、板栗、核桃、兰桉、黑荆、水果等林业基地多处。州内常见的树种有云南松、华山松、滇油杉、金丝桃、滇橄榄、杜鹃、冬瓜树等。草本植物以香茅、龙须草、野古草、金球花为最多。药用植物以薄荷、大黄、黄连、茯苓最为有名。州境有野生哺乳动物110多种、鸟类有390多种、爬行类66种、两栖类34种、鱼类85种，其中长臂猿、懒猴、云豹、绿孔雀、黑颈鹤等为国家重点保护的珍稀动物。为保护珍贵的动、植物资源，先后设有哀牢山、雕林山、化佛山、紫溪山、狮子山、方山、昙华山、白竹山、老黑山等16个自然保护区。进入21世纪，以"三区八大基地"（即医药工业园区、绿色食品工业园区、特色蔬菜种植园区和优质烟、优质米、中药材、畜牧、林果、茶桑、魔芋、水产养殖基地）建设为标志的楚雄州生物资源开发创新产业初步形成。
楚雄州不仅资源丰富，产品也独具特色。较出名的有楚雄的云泉豆瓣酱、薄荷、粉丝、丝绸、吕合米酒、紫溪茶；禄丰的香醋、东河米、耐磨铸铁、汽缸套、剪刀、黑井石榴；南华的大白芸豆、铁锅、沙桥豆腐、月琴；大姚的薄壳核桃、果脯、野坝子蜂蜜；姚安的三角糯米、茯苓、菖河蜂蜜、荞酒、乳鸽、山药；永仁的苴却砚、永兴花椒、永桥酒；牟定的油卤腐、喜鹊窝酒、铜炊具、化佛茶；双柏的妥甸酱油、白竹山茶；元谋的土锅、龙须草、毛叶枣、热带水果；武定的壮鸡、板栗等。此外，遍布全州的虎掌菌、松茸、牛肝菌、黑木耳等野生食用菌畅销欧洲和日本；元谋的冬早蔬菜远销全国各大中城市并名列全国十大蔬菜基地之一；柠檬酸、高低压开关柜等工业产品及"蝴蝶泉"、"桂花"、"国宾"等品牌的楚雄卷烟畅销全国；"排毒养颜胶囊"等民族药享誉国内外。
楚雄州是人类发祥地之一，有着悠久的历史和灿烂的文化。20世纪60年代中期至80年代初，在禄丰发现了生活在800万年前的禄丰腊玛古猿化石，在元谋县发现了生活在300万年前的元谋竹棚人猿超科化石。1965年，在元谋县发现了距今170万年前的元谋人化石，并发现了打制石器和用火的痕迹，证明元谋人不但完成了从猿到人的进化过程，还掌握了用火的技能。1975年，楚雄万家坝出土了迄今为止世界上最早的铜鼓，证明早在2500年前，楚雄地区的先民便创造了以铜鼓为特征的青铜文化。先秦时期，楚雄地区活动着氐羌、百越、百濮三大族群。至西汉中期，中原王朝相继在西南地区设置郡县，民族间经济文化交流得到加强。至隋唐时期，州境经长期民族融合，形成以乌蛮、白蛮为主体的居住区域。唐宋时期"南诏三十七部"在州境有白鹿部（楚雄）、罗部（罗次）、罗婺部（武定）、华竹部（元谋）以及抬萼部（牟定）、易裒部（广通）、摩刍部（双柏）等以彝族先民为主体的少数民族政权。明初大量移民屯垦之后，汉族逐渐成为楚雄地区人口最多的民族。
楚雄州境自古为中华民族大家庭不可分割的一部分。公元前4世纪，楚庄蹻通滇，楚雄属滇地。汉代分属益州郡和越巂郡。蜀汉时分属建宁郡、越巂郡和云南郡。西晋时分属晋宁郡和云南郡，南北朝时分属晋宁郡、兴宁郡和建宁郡。唐初属戎州都督府。南诏时属拓东节度和弄栋节度。大理国时期属姚府、威楚府。元初分属威楚万户府、罗婺万户府和大理万户府，后改设路、府、州、县，分属中庆路、威楚开南路、武定路和大理路。明代分属云南府、楚雄府、姚安军民府和武定府。清代分属云南府、武定直隶州、楚雄府。民国时分设楚雄、镇南、牟定、姚安、大姚、盐丰、永仁、元谋、武定、罗次、禄丰、广通、盐兴、双柏等县。新中国成立后，分设楚雄、武定两专区。1953年，两专区合并为楚雄专区，辖楚雄、镇南、牟定、姚安、大姚、盐丰、永仁、元谋、武定、罗次、禄丰、广通、盐兴、双柏、禄劝、富民、安宁17县，1954年改镇南县为南华县。1957年划安宁县归昆明市。1958年楚雄彝族自治州正式成立，并盐兴县入广通县，合并楚雄、南华、牟定、双柏4县为楚雄县，合并姚安、大姚、盐丰、永仁4县为大姚县，合并罗次、禄丰、广通3县为禄丰县，合并武定、元谋2县为武定县，划富民县归昆明市。1959年至1961年间，先后恢复永仁、姚安、南华、双柏、牟定、元谋6县。1983年9月改楚雄县为楚雄市，10月划禄劝县归昆明市。至此，形成了9县1市的格局。
楚雄州境各族人民具有可贵的抗暴精神和光荣的革命传统。清咸、同年间，声势浩大的彝族、回族、汉族等民族大起义席卷全州，给腐朽的封建王朝以沉重打击。哀牢山以李文学、杞彩顺等为首的彝族农民大起义，坚持斗争20余年。辛亥革命、护国运动、北伐战争中，州境涌现出一大批英雄豪杰和志士仁人，有的驰骋疆场，有的运筹帷幄，有的兴办实业，有的致力革新。在第一次国内革命战争时期，一批游学外地的青年接受了马克思主义，加入了中国共产党，其中有中共云南省特委书记赵祚传和宣传委员张经辰、组织委员毕昌杰等，他们为人类的解放事业献出了年轻的生命。1935年至1936年间，中国工农红军二万五千里长征途经楚雄州境，播下了革命火种。抗日战争爆发后，州境万人从戎，前仆后继，同雪国耻。解放战争后期，州境反蒋浪潮风起云涌，在中共地下党的领导下，建立南山区、东山区、滇北游击区等革命根据地，配合野战军为解放云南作出了贡献。
楚雄州的文化，由于所处的地理环境与历史条件，其发展呈现出丰富性、开放性与单一性、封闭性的双重特征。在坝区和交通沿线，由于邻区文化的影响与历代中原王朝的开发，形成了以汉文化为主要特征的地方文化；在山区各少数民族地区，因与外界相对隔绝，保留了彝族等少数民族传统文化。但两种文化又长期相互交融、相互影响，相互吸收，形成了楚雄州多元一体的民族地方传统文化。
远古时期文化丰富灿烂。流传至今的有大量彝族人民关于天地万物、人类起源等各种神话、传说和史诗，如《梅葛》、《查姆》等，是中华民族文化宝库中的珍品。从流传至今仍盛行不衰的民族歌舞海洋中，既可以感受到彝族人民对生活的艺术提炼与表现，还可以归纳出丰富多彩的民族民间体育活动。彝族远古十月太阳历和与此相关的彝族虎宇宙观、阴阳（雌雄）观在其后的历史长河中深深地渗透于中国文化的各个领域。
明代大量江南移民流入州境，汉文化在城镇、坝区内逐渐普及，本地文人大量涌现，如姚安的二陶（陶珽、陶珙）与稍后的高 映，楚雄的刘联声、池生春等，于文、史、哲等方面均有突出成就。清末至民国，社会急剧变革，伴随着近代教育的产生和各种新思想、新文化的传入，楚雄地区的文化在动荡的社会环境中发展，并始终和社会的变革与救亡运动结合在一起。一些楚雄籍学生外出留学，投身各种新文化运动，推行社会改良，提倡文明风气，接受马列主义，为中华民族的解放事业献身。抗战时期，内地大量文化人涉足境内，电影、摄影、报刊、文艺、戏剧演出等新兴文化活动开始出现，群众性文化活动活跃于一时，医疗、体育、自然科学也相应得到发展。
汉文化在坝区广泛传播的同时，山区少数民族亦"渐习汉学"，"间有中科第者"。各少数民族在与汉民族的交往过程中逐渐使用汉族语言，吸收汉文化丰富自己的文化。汉文化同时亦受当地自然环境和民族文化的影响，具有了明显的地方特色。如花灯在坝区广泛流传，元谋、禄丰花灯，姚安花灯及莲花落各有不同的风格，还产生了具有浓郁特色的彝族花灯。各地都有风格不同的山歌、秧歌、民歌，滇剧在州境亦有变异。但由于阶级压迫和民族偏见，彝族等少数民族的优秀文化却始终未得到统治阶级的重视和提倡，这在很大程度上抑制了独具特色的少数民族文化的繁荣，彝文彝书大部分仅在民间流传，保存于毕摩手中；一些优秀的民族民间文化则仅由人民世代口耳相传，有的自生自灭。武定凤氏土司曾兴办彝学，刊刻彝文典籍。流传至今的大量古彝文经典记载了包括历史、天文、文学艺术、医学、习俗、政事等内容。
中华人民共和国成立后，各级党委、政府重视发展各民族文化。教育、文学艺术、卫生、体育、科技等项事业作为社会主义事业的重要组成部分，获得了全面的繁荣和发展。建国初，对旧的教育文化制度进行根本改造。1953年后，教育事业开始有计划地发展。各族人民翻身解放，纷纷以各种艺术形式歌颂新中国，文学创作、戏剧演出、民歌采风盛极一时，文化团体、机构相继建立，图书、电影、广播、文博等事业从无到有。医药卫生事业不断发展，一些流行病、地方病得到重视和治疗。科学技术事业随着工农业生产发展逐渐繁荣。"文化大革命"期间，受极"左"思想影响，全州文化事业遭到极大破坏。中共十一届三中全会后，"振兴彝州，教育先行"取得明显成效，群众文化活动日愈丰富，民族传统文化得以继承和发扬，各种民族节日逐渐恢复。彝族火把节成了全州法定节日，此外还有大姚插花节、牟定三月会、禄丰高峰花会、姚安龙华会、永仁赛装节等民族节日和民间集会。尊重知识、尊重人才的良好风尚逐渐形成，科学技术在国民经济发展中发挥出愈来愈重要的作用。中医、彝医彝药为政府所重视。群众性体育活动蓬勃开展，为国家输送了一批人才，产生了蒋绍敏、蒋绍玉、陈小红等全国知名的体坛名将。
