Sør-Sudans areal er på 619 745 km², noe som er dobbelt så stort som Italia og mer enn fjorten ganger så stort som Danmark. Sør-Sudan ligger mellom breddegrad 3° og 13°N, og lengdegrad 24° og 36°Ø. I grenselandet mellom Sudan og Sør-Sudan fins det betydelige oljeforekomster. Landet består av tropiske skoger, sumper, og gressland, i motsetning til nordlige Sudan, som hovedsakelig består av ørken. Elven Hvite Nil går gjennom landet og passerer hovedstaden Juba. Høyeste punkt er Kinyeti, 3 187 meter over havet.