Das Département Hautes-Alpes liegt im Südosten des Landes in der Region Provence-Alpes-Côte d’Azur an der italienischen Grenze und wurde so benannt, weil hier – sieht man von den Gipfeln der Mont-Blanc-Gruppe im Département Haute-Savoie ab – die höchsten Berge Frankreichs liegen.
Das Département liegt im südlichen Teil der Westalpen und grenzt an die Départements Alpes-de-Haute-Provence, Drôme, Isère und Savoie sowie an Italien.
Ein Großteil des Départements wird durch die nach Süden fließende Durance und ihre Nebenflüsse Buëch, Clarée, Guil und Guisane entwässert. Lediglich die Flüsse Drac und Romanche fließen nach Norden. Als größter See gilt der knapp 30 km² große Stausee Lac de Serre-Ponçon.
Der Nationalpark Écrins sowie der Regionale Naturpark Queyras stellen die beiden bedeutenden Naturschutzgebiete auf dem Gebiet des Départements Hautes-Alpes dar