Površina provincije iznosi 4 992 km², a broj stanovnika 1 243 585 (2011. godine),[1] pa je po oba dva kriterija Palermo najveća sicilijanska provincija.
Provincija Palermo prostire se duž obala Tirenskog mora i po jugoistočnoj planinskoj unutrašnjosti gdje leži planinski masivMadonie sa najvišim vrhovima Sicilije (ako se izuzme Etna), a to su Pizzo Carbonara (1979 m.) i Monte San Salvatore (1 912 m.) [2]Provinciji Palermo pripada i mali otok Ustica udaljen 52 km od Sicilije.