El territorio del departamento se extiende en el piedemonte oriental de la cordillera Oriental de los Andes colombianos. Pertenece a la región de los Llanos Orientales con todas las características que la identifican. La altura promedio sobre el nivel del mar es de 350 metros, con una temperatura promedio de 26 °C. La distancia entre la capital del departamento, Yopal, y la capital de Colombia, Bogotá, es de 387 km. Ofrece muchos atractivos turísticos y en especial lo referente al ecoturismo. Se cuentan sitios como el caño Aguaclara, el Parque Ecológico Caño Arietes, el río Upía y el Museo del Hombre Llanero, entre muchos otros.

El departamento del Casanare limita al norte con el río Casanare, que lo separa del departamento de Arauca. Al sur y oriente con el río Meta, que lo separa de los departamentos del Meta y Vichada. Y al occidente con los departamentos de Boyacá y Cundinamarca.
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