Het zuiden van Limburg geniet bekendheid vanwege het voorkomen aan de oppervlakte van krijtlagen, afgezet in een ondiepe tropische zee tijdens het geologische tijdvak van het Krijt. De eertijds vlakke krijtlagen worden diep doorsneden door de Maas en de beekdalen van onder andere de Geul en de Gulp waardoor het zuiden van de provincie een heuvelachtig uiterlijk heeft gekregen. Ook typisch voor Zuid-Limburg is de leemsoort löss die tijdens de IJstijd door de wind hier werd afgezet.

Limburg bestaat aan de oppervlakte in het noorden voor een groot deel uit zandgronden, in het Tertiair aangevoerd door de Rijn die toen veel groter en krachtiger was dan tegenwoordig. De tegenwoordig belangrijkste rivier, de Maas, was toen een vrij onbeduidende zijrivier van de Rijn. De Maas stroomt over de hele lengte van zuid tot noord door de provincie en heeft de zand- en kiezelafzettingen van de Rijn doorsneden. Verder zijn de belangrijkste rivieren de Geul (bij Valkenburg), de Roer (bij Roermond), de Neerbeek (bij Neer) en de Geleenbeek (bij Geleen). Bij Epen komt gesteente van het geologische tijdvak het Carboon aan de oppervlakte.

Geschiedenis
Politiek gezien was Limburg traditioneel een lappendeken, wat gedeeltelijk de grote verscheidenheid aan dialecten kan verklaren: elke gemeente heeft zijn eigen dialect, waarbij er soms binnen een gemeente (zie Venlo) grote verschillen kunnen bestaan.
De eerste bewoners waarvan sporen zijn gevonden waren Neanderthalers die in Zuid-Limburg bivakkeerden. In het neolithicum werd hier vuursteen gewonnen in ondergrondse mijnen onder andere bij Rijckholt waar men heden nog zo'n mijn kan bezichtigen. In de Romeinse tijd werd Limburg grondig geromaniseerd en veel huidige dorpen en steden werden toen gegrondvest. Na de Romeinen hadden de Franken het hier voor het zeggen. Na de opdeling van het Frankische rijk behoorde het gebied van het huidige Limburg, evenals de rest van Nederland, tot in de nieuwe tijd tot het Heilige Roomse Rijk.
Het grondgebied van het huidige Limburg was vanaf de vroege Middeleeuwen meestal verdeeld tussen het Hertogdom Brabant, Hertogdom Gelre, Hertogdom Gulik, het Prinsbisdom Luik en de prinsbisschop van Keulen. Deze hertogen en bisschoppen waren nominaal onderhorigen van de Keizer van het Roomse Rijk maar in de praktijk gedroegen ze zich als onafhankelijke vorsten die vaak onderling in oorlog waren. Hun conflicten werden dikwijls op Limburgs gebied uitgevochten wat zo dan ook bijdroeg aan de versnippering van het gebied.
In de Nieuwe Tijd was Limburg grotendeels verdeeld tussen Spanje en diens opvolger Oostenrijk, Pruisen, de Republiek der Zeven Verenigde Nederlanden, het Prinsbisdom Luik en tal van zelfstandige kleine heerlijkheden.
In 1794 werden de lage landen bezet door het Franse revolutionaire leger en kwam het grootste deel van de twee huidige Limburgse provincies onder direct Frans gezag. Het gebied werd toen voor het eerst een bestuurlijke eenheid onder de naam Département de la Meuse inférieure ofwel het departement Beneden-Maas. Na de Franse tijd, bij de vorming van het Verenigd Koninkrijk der Nederlanden, werd een deel van de huidige provincie bij Brabant gevoegd en werd het resterende deel op gezag van Willem I Limburg genoemd.
Op het Congres van Wenen in 1815 werd de grens tussen Nederland en Pruisen bepaald op een afstand van een kanonschot gemeten vanaf de rivier de Maas.
In 1830 sloot geheel Limburg, met uitzondering van Maastricht en Mook, waar Nederlandse garnizoenen waren gelegerd, zich aan bij de Belgische Revolutie. De tijdelijke hoofdstad werd Hasselt. In 1831 werd in het Verdrag der XXIV artikelen, dat het definitieve grensverloop tussen Nederland en de nieuwe Belgische staat vastlegde, bepaald dat het oostelijk deel van Limburg naar Nederland zou terugkeren en tevens als hertogdom bij de Duitse Bond zou worden aangesloten, ter compensatie voor het verlies van westelijk Luxemburg. België zou ter compensatie recht krijgen op een verkeersverbinding door Nederlands Limburg naar Duitsland, de latere IJzeren Rijn. Koning Willem I bleef zich lang tegen de Belgische afscheiding verzetten, maar aanvaardde het verdrag uiteindelijk in 1839. Sindsdien is Limburg gesplitst in een Belgisch en een Nederlands deel. Onder de bevolking ontstond in 1838 nog een protestbeweging tegen de splitsing en tegen aansluiting van oostelijk Limburg bij Nederland, maar die haalde niets uit.
In maart 1848 brak in de Duitse Bond de Maartrevolutie uit, die streefde naar een Duitse eenheidsstaat op liberale grondslag. De Limburgse vertegenwoordigers in het nieuwe Frankfurter Parlement beijverden zich voor aansluiting bij deze Duitse eenheidsstaat. Uiteindelijk mislukte de revolutie en werd de confederale Duitse Bond heropgericht.
De bijzondere positie van Limburg duurde tot 1866, toen de Duitse Bond uiteenviel als gevolg van de tweestrijd tussen Pruisen </wiki/Pruisen> en Oostenrijk. Tot 1906 bleef de provincie formeel de titel "hertogdom" gebruiken, hoewel het sinds 1866 een gewone provincie was. Vandaag herinnert alleen het gebruik, de Commissaris van de Koningin met gouverneur aan te spreken, nog aan deze tijd.
Na de Eerste Wereldoorlog, waarin Nederland neutraal was gebleven, kwam in België een beweging op gang die ijverde voor de annexatie van Limburg en Zeeuws-Vlaanderen, als 'straf' voor de vermeende Duitsgezindheid van Nederland. Hierop werd in Limburg gemengd gereageerd: sommigen steunden al dan niet openlijk de Belgische eisen, zoals het katholieke Tweede Kamerlid Henri Groenendael dat prompt door de RKSP geroyeerd werd.
De economie van de Nederlandse provincie Limburg heeft twee generaties lang in het teken gestaan van de steenkoolwinning. De exploitatie van de steenkoolmijnen kwam betrekkelijk laat op gang: aan het begin van de 20e eeuw. Na de Tweede Wereldoorlog werden de mijnen niet langer rendabel gevonden. Omstreeks 1965 werden ze gesloten, hetgeen geruime tijd een hoge werkloosheid heeft veroorzaakt, want vóór de sluiting had niet minder dan 15% van de beroepsbevolking in de mijnen gewerkt. Nederlands en Belgisch Limburg waren de enige steenkoolwinningsgebieden in West-Europa, waaromheen geen staalindustrie werd gebouwd. De overheden van beide landen hadden hun zware industrie in de Franstalige gebieden respectievelijk in de Randstad.
De voormalige Staatsmijnen gingen gedeeltelijk verder als het chemieconcern DSM. Ook de logistiek is een belangrijke arbeidsgever in de provincie. Heden is Limburg een redelijk welvarende provincie die steeds meer economische, culturele en bestuurlijke banden aangaat met het Duitse en Belgische grensgebied: de Euregio.