A súa superficie de 45.597 km² é semellante en tamaño á de Estonia. Presenta unha variedade de hábitats, incluíndose a planicie costeira, lagos, unha variedade de formacións de montañas, bosques de montaña, mangleiral e moitos outros.
O estado pode ser dividido en dúas áreas: a planicie costeira e as montañas interiores, que forman a serra. A parte máis alta da serra chámase Serra do Caparaó (cuxo punto máis alto -Pico da Bandeira- atinxe a 2.890 m de altitude).
O clima do Espírito Santo é seco en xeral, e quente ao norte do río Doce. O clima de montaña é máis frío chegando ao clima tropical de altitude nas rexións máis altas, como o oeste e o suroeste. O clima predominante nas planicies costeiras é o tropical, tendendo a tropical seco no norte. En xeral o verán é chuvoso e o inverno é seco.
O principal río do estado é o río Doce, que nace no veciño estado de Minas Xerais. Outro importante río é o Santa María, que desemboca próximo á illa onde se sitúa a capital, Vitória.
O estado ten unhas 26 lagoas, próximas ás marxes do río Doce. A máis importante delas é a Lagoa Juparanã.
Da cría de animais para fins comerciais, a máis importante é de gando, que é criado tanto para produción de carne como de leite. Destaca tamén a avicultura, que vende en todo Brasil e tamén exporta. As industrias de enlatados, produtos forestais, téxtiles, o aceiro e a minería de ferro son tamén grandes importantes. O estado acolle a maior fábrica de aproveitamento das minas de ferro do mundo (Val do Rio Doce), e unha das maiores industrias de produción de papel e celulosa do mundo, a Aracruz.
Os portos de Vitória e Tubarão son importantes para a exportación do mineral de ferro e do aceiro, e ademais na costa da rexión de São Mateus atopouse recentemente petróleo, o que impulsou a economía estatal, estando en vigor acordos comerciais para a súa explotación.
O turismo vén crecendo en importancia na economía de estado pero a maioría dos viaxeiros son de estados veciños, e non doutros países, así que os beneficios do turismo aínda son pequenos, en comparación con outros estados. Destinos turísticos coñecidos inclúen a zona costeira con cidades como Guarapari, Jacaraípe e Manguinhos. Pero cada vez máis os destinos de montaña gañan popularidade, como Domingos Martins e Castelo.