Artemisa es una provincia de singulares contrastes geográficos, muy marcados en los componentes del relieve, las costas y la hidrografía. Si se añade su conformación a partir de sucesivos ajustes territoriales de las provincias y territorios que le antecedieron, la situación se acentúa.
Empecemos por el relieve. La Sierra del Rosario, porción oriental de la cordillera de Guaniguanico, ocupa el norte de los municipios de San Cristóbal y Candelaria, el sur de Bahía Honda y una pequeña porción del noroeste del municipio cabecera, a lo largo de 67 kilómetros de oeste a este, con altitudes que oscilan entre 300 y 700 metros (m), con su punto culminante en el Pan de Guajaibón. Las elevaciones del Rosario son vigorosas y desde lejos se aprecian casi siempre con tonalidades azulosas.
La porción oriental de la provincia está ocupada por la llanura de La Habana-Matanzas, también llamada de Artemisa-Colón, abundante en manifestaciones cársicas e interrumpida en el centro de Caimito por la Mesa de Anafe, que alcanza 275 m sobre el nivel del mar. La porción centromeridional de esta gran llanura posee amplias extensiones de suelos ferralíticos rojos de elevada productividad y rico manto freático.
El territorio de Mariel y el norte de los municipios de Caimito y Bauta presentan un relieve de llanura ondulada y colinosa, en tanto toda la faja sur de la provincia, desde San Cristóbal hasta Güira de Melena, está ocupada por una llanura muy plana que no rebana los diez metros de altitud y que hacia la costa atesora una rica vegetación de manglares.
Se calcula que en general las llanuras artemiseñas se reparten el 81 por ciento de la superficie total de la provincia. Las costas del norte y sur son totalmente diferentes. Las primeras, predominantemente altas y rocosas, con la presencia de varias playas en diversos entrantes y desembocaduras fluviales, mientras las segundas son bajas y pantanosas.
En cuanto a la hidrografía, los contrastes son marcados. Las mayores redes fluviales tienen su origen en las montañas de la Sierra del Rosario, que actúan como un parteaguas, siguiéndole en importancia el norte de la Mesa de Anafe. Pero en la Llanura Meridional de La Habana- Matanzas, el drenaje superficial es escaso y varios ríos, como el Ariguanabo y Capellanía, se sumergen antes de desembocar, en contraposición con la notable riqueza de aguas subterráneas.
Por último, de los once municipios que la integran, tres fueron pinareños hasta 1969 (Artemisa, Mariel y Guanajay), cinco fueron habaneros hasta enero de 2011 (Bauta, Caimito, San Antonio de los Baños, Alquízar y Güira de Melena) y los tres restantes fueron también pinareños hasta la proclamación de la actual provincia en la fecha antes citada (San Cristóbal, Candelaria y Bahía Honda).
