Pinta-alaltaan 314,900 neliömetriä. km, New Mexicon osavaltio sijaitsee Yhdysvaltojen lounaisosassa.
Kartalta havaitusti puiden peittämät Kalliovuoret ulottuvat Coloradosta etelään New Mexicon pohjois- ja keskiosaan. Merkittäviä vuorijonoja ovat muun muassa Jemez, Sangre de Cristo ja Zuni. Taosin koillispuolella osavaltion pohjoisosassa sijaitsee Wheeler Peak – New Mexicon korkein kohta, joka kohoaa 4 013 metrin korkeuteen.
Coloradon ylätasanko – joka on sarja tasankoja, rotkoja, vuoria ja laaksoja – leikkaa osavaltion luoteiskulmaa. Pohjois-Amerikan Suuret tasangot, jotka laskevat Kalliovuorilta itään, peittävät osavaltion itärajan Teksasin kanssa. Tämä ylätasankoalue sulautuu vähitellen läntisen Oklahoman ja Teksasin laajoihin (ja tasaisiin) puuttomiin alueisiin.
Tosavaltion äärimmäisessä luoteiskulmassa sijaitsee Four Corners Monument – Yhdysvaltojen ainoa nelikulmio ja Utahin, Arizonan, Coloradon ja New Mexicon osavaltioiden kohtaamispaikka.
Black Range sekä Guadeloupe-, Mogollon-, Sacramento- ja San Andres -vuoret hallitsevat maisemaa New Mexicon eteläosissa.
Alamogordon lounaispuolella, Oteron piirikunnan länsiosassa sijaitsee White Sandsin kansallispuisto – yksi maailman suurista luonnonihmeistä ja yksi New Mexicon osavaltion dramaattisimmista ominaisuuksista. Guadalupe-vuoristossa, New Mexicon kaakkoisosassa sijaitsee Carlsbad Caverns -kansallispuisto – yli sadan luolan paikka, johon kuuluu myös maan syvin luola, Lechuguillan luola, noin 1 500 jalan korkeudessa.
Lounais-Coloradossa alkunsa saava Rio Grande -joki virtaa etelään New Mexicon osavaltion halki muodostaen myöhemmin luonnollisen rajan Meksikon ja Teksasin välillä. Muita merkittäviä jokia ovat Canadian-, Gila- ja Pecos-joet. New Mexicon alin kohta, joka on merkitty karttaan käänteisellä keltaisella kolmiolla, sijaitsee osavaltion etelärajalla Teksasin kanssa Pecos-joen varrella sijaitsevassa Red Bluff -altaassa.