E’ la quarta provincia con maggior estensione territoriale nel paese. A sud-est del suo territorio si estende la Sierra del Cristal e le Cuchillas de Moa, che appartengono al gruppo montuoso Sagua-Baracoa. A nord si trovano le Alturas de Maniabón. L’altezza maggiore della zona è nel Pico Cristal, a 1.231 metri sul livello del mare.
La temperatura media annuale fluttua tra i 24 e i 27 °C. La precipitazione media all’anno oscilla tra 1.300 e 2.000 mm., nella parte montuosa. I fiumi più importanti sono il Mayarí, il Sagua de Tánamo, il Moa, il Tacajó e il Gibara.
La canna da zucchero, agrumi, caffè, frutta, tuberi e ortaggi costituiscono le voci principali dell’economia della provincia di Holguín. Il ramo industriale conta su dieci centrali dello zucchero, alcune delle quali sono considerate tra quelle di maggior produzione del paese. Di grande importanza per l’economia nazionale è la produzione di nichel negli impianti di Moa e di Nicaro, con riserve del minerale considerate tra le maggiori del mondo.
Il territorio è ricco di miniere di rame, di ferro e di cromo. Allo stesso modo Holguín conta su numerose industrie siderurgiche, alimentari, di arredamento sanitario, oltre a molte altre installazioni. Notevoli anche lo sviluppo dell’allevamento di mucche da latte, del pollame, dei suini, l’attività portuale, la pesca e la costruzione di pescherecci, tra le altre attività. La provincia di Holguín è suddivisa il 14 municipi, per cui è la quarta provincia cubana con il maggior numero di istanze a questo livello. Questi sono: Antilla, Báguanos, Banes, Cacocum, Calixto García, Cueto, Frank País, Gibara, Mayarí, Moa, Rafael Freyre, Sagua de Tánamo, Urbano Noris e Holguín, il capoluogo di provincia.