O cantón atópase ao nordeste de Suíza, na cordilleira do Xura. Abrangue a zona baixa que abeira o lago de Neuchâtel, coñecida como Littoral ou Bas, e unha meseta máis alta a uns 1.000 metros de altitude, coñecida como Les montagnes neucâteloises ou Haut. A cidade de Neuchâtel está situada ás beiras do lago, mentres que as vilas de La Chaux-de-Fonds e Le Locle se encontran na montaña. Limitan coa fronteira francesa localizada no Doubs, chamado así polo río de mesmo nome que corta o val en dous. A parte inferior estendese dende Vaumarcus ata o límite do lago de Biel. Entre o Haut e o Bas existen varios vales, como o Val-de-Travers, ao oeste do cantón, e o Val-de-Ruz, no centro.
O cantón de Neuchâtel culmina ao oeste do Chasseral, cunha altitude de 1.552 metros[3]. Os seus puntos máis baixos atópanse ás beiras dos lagos de Biel e de Neuchâtel, con 429 metros de altitude. Con 802,16 km2 de superficie territorial, é o décimo quinto cantón máis grande de Suíza.
Historicamente o cantón estaba dividido en seis distritos, que xuntos formaban as catro rexións do cantón: o distrito de Neuchâtel e o distrito de Boudry forman xuntos a rexión Littoral, o distrito de Val-de-Ruz e o de Val-de-Travers forman cada un unha rexión propia. Os distritos de La Chaux-de-Fonds e Le Locle forman a rexión de Montagnes. Os distritos suprimíronse o 1 de xaneiro de 2018 e as rexións pasaron a ser un nivel estatístico, mais xa non administrativo[4].
O cantón de Neuchâtel ten 27 comunas, catro das cales posúen máis de 10.000 habitantes: Neuchâtel con 44.568, La Chaux-de-Fonds con 36.915, Val-de-Ruz con 17.143 e Val-de-Travers con 10.579. Le Locle, con 9.864, achégase a estes números.
A xeomorfoloxía do cantón é de tipo cárstico, o que dificulta a existencia dun gran número de lagos e ríos. Malia isto, hai varios lagos e ríos no cantón.
..jpg)
