Область занимает площадь 28,7 тыс. км², что составляет 4,8 % территории Украины. По этому показателю занимает 6-е место среди других регионов Украины. Протяжённость территории с севера на юг — 213,5 км, а с запада на восток — 245 км.
Основная геологическая структура, в пределах которой расположена область, — Днепровско-Донецкая впадина и её склоны. Область целиком расположена на территории Восточно-Европейской равнины. Этим объясняется равнинный характер рельефа с незначительными абсолютными высотами (в основном, 50—150 метров над уровнем моря). На территории Полтавской области насчитывается 146 рек (водотоков длиной более 10 км) общей протяжённостью 5100 км. Две крупнейшие реки — Днепр и Псёл. На юге и юго-западе область омывают воды Кременчугского и Каменского водохранилищ[4].
Климат определяется расположением в умеренном климатическом поясе, тип — умеренно континентальный. Средняя температура января — −3,7 °C, июля — +21,4 °C, количество осадков составляет 580—480 мм / год, выпадают преимущественно летом в виде дождей. Около 2/3 количества дней в году царит континентальный подтип воздушных масс с суши Евразии, 1/3 дней — морской подтип воздушных масс из северной и центральной Атлантики и внутренних морей — Средиземного, Чёрного, Азовского[5].
Флора Полтавской области насчитывает около 2 тысяч видов различных систематических групп растений. Среди видов местной флоры около 1500 видов растений из отдела покрытосеменных, 3 вида голосеменных, 16 видов папоротникообразных, 9 видов хвощей, 3 вида плаунов, а также по 160 видов мхов и лишайников. Область относится к лесодефицитным областям Украины. Лесистость её территории вместе с кустарниками и лесополосами в начале XXI века составляет 9,55 % (274,6 тыс. Га). Средняя лесистость Украины составляет более 15 %; мира — 29 %. На территории области основными типами лесов является широколиственные дубовые (дубравы) и хвойные сосновые (боры)[6].
В области находится 46 заказников, в том числе 11 государственного значения; 92 памятника природы, среди которых — 1 государственного значения; 20 парков — памятников садово-паркового искусства, из них 4 — государственного значения; 10 заповедных урочищ.
Современная Полтавская область Украины — неотъемлемая часть «Великой степи» со всеми связанными с этим понятием особенностями истории. Невозможно даже представить себе количество народов (племён), оставивших в этой земле следы своего существования. В селе Гонцы археологи исследуют поселения древних людей и найденных там жилища из костей мамонтов возрастом 25 тысяч лет.
Бельское городище, датируемое VIII—III веками до нашей эры, крупнейшее на сегодня известное поселение скифов, площадь которого 4400 га, а длина защитных валов — более 34 км. Рядом исследователей отождествляется с летописным городом Гелоном.
Уникально богатое захоронение черняховской культуры с 86(!) трупосожжениями времён «Готского королевства» Ойум в Компанийцах.
В Мачухах в конце VII века начинает функционировать гончарный центр[7] неизвестного народа.
По кладу, найденному у деревни Малое Перещепино бывшего Константиноградского уезда Полтавской губернии, получила название перещепинская культура.
Опошнянское городище[uk]роменской культуры датируется серединой VIII — началом IX века. Сокрытие Ивахниковского клада в районе реки Сула произошло около 830—840 годов, как следствие появления новых кочевых племён древних мадьяр на южной границе лесостепной зоны[8].
Совершенно не описан период татаро-монгольского нашествия и последовавшее правление Золотой Орды. Так же мало освещена история Северскиого «козацтва» или Севрюков (сиврюки, реже севруки, позже саяны) — потомков восточно-славянского племенного союза северян. Это сообщество в XIV—XV веках постоянно контактировало с ордынскими, а позже с крымскими и ногайскими татарами; а также с Литвой и Московией. При этом, они фактически охраняли границы смежных частей Великого княжества Литовского, Руського, Жемойтского и иных, а также Великого княжества Московского, они были во многом похожи на ранних запорожских, донских и других подобных казаков, обладали некоторой автономией и общинной военной организацией. В эпоху Смутного времени поддержали восстание Болотникова. Московские власти отвечали карательными операциями, вплоть до разгрома некоторых волостей[17]. После завершения смуты севрюкские города Севск, Курск, Рыльск, Путивль подверглись московской колонизации. Окончательно исчезли из литературы после раздела Северщины по Деулинского перемирия 1619 года, между Московией и Речью Посполитой. Западная Северщина подвергается активной козацкой колонизации, северо-восточная - заселяется служивыми людьми и крепостными из Залесья, но их количество было недостаточным для освоения этих земель.
В 1648 году в ходе восстания Хмельницкого, как объединение казацко-крестьянских отрядов был создан Полтавский полк — военно-административная единица Войска Запорожского со столицей в Полтаве (полковником стал Иван Искра).
В 1937 году на территории Полтавской области действовало 224 промышленных предприятия и 312 кооперативных промысловых артелей. На начало 1938 года в области насчитывалось 2727 колхозов, за которыми было закреплено 3238,7 тыс. га пахотных земель.
10 января 1939 года Ново-Георгиевский и Онуфриевский районы переданы в состав Кировоградской области, Липово-Долинский и Синевский районы — в состав Сумской области. В том же году созданы Полтавский, Котелевский и Кременчугский районы. Несколько позже Ковалёвский район преобразован в Шрамковский.
Во время оккупации в годы Второй мировой войны (с сентября — октября 1941-го по сентябрь — ноябрь 1943 года) территория Полтавской области входила в Рейхскомиссариат Украина, она была включена в Генеральный округ Киев, состоявший из 26 гебитов. Полтавщина была разделена на 12 гебитов.
После освобождения территории Полтавщины от оккупантов она и дальше оставалась разделённой на 44 довоенных сельских района. После многочисленных изменений границ 1 января 1968 область делилась на 25 районов. В её рамках были 12 городов (2 областного подчинения и 10 районного), 18 посёлков городского типа, 3 рабочих посёлка и 2224 села.
7 января 1954 года в состав Черкасской области переданы 6 районов: Гельмязовский, Драбовский, Золотоношский, Ирклеевский, Чернобаевский и Шрамковский. В том же году 2 района переданы в Киевскую область: Згуровский и Яготинский.
В 1956 году упразднены Петровско-Роменский и Покровско-Багачанский районы.
В декабре 1962 года в результате укрупнения районов упразднено 20 районов: Великобагачанский, Великокрынковский, Градижский, Гребёнковский, Кишеньковский, Козельщинский, Комышнянский, Котелевский, Лазорковский, Машевский, Нехворощанский, Новосанжарский, Оболонский, Опошнянский, Оржицкий, Семёновский, Сенчанский, Чернухинский, Чутовский и Шишацкий. Область стала состоять из 14 районов.
4 января 1965 года восстановлены Котелевский, Новосанжарский, Оржицкий, Семёновский и Чутовский районы.
8 декабря 1966 года восстановлены Великобагачанский, Гребёнковский, Козельщинский, Машевский, Чернухинский, Шишацкий районы. С этого момента Полтавская область стала насчитывать 25 районов и 5 городов областного значения: Комсомольск, Кременчуг, Лубны, Миргород, Полтава[⇨].
В 2019 принято решение об укрупнении районов на всей территории Украины. Так в 2020 сократилось и число районов Полтавщины.
В феврале и марте 2022 во время российского вторжения войска РФ дошли до севера области - близ Гадяча. Однако вскоре были остановлены и выбиты за пределы региона.
Численность наличного населения области на 1 января 2020 года составляет 1 386 978 человек, в том числе городского населения 867 201 человек, или 62,5 %, сельского — 519 777 человек, или 37,5 %[14].
По количеству населения Полтавщина занимает 11 место среди областей Украины. По данным Украинской переписи населения 2001 года проживало 1630,1 тысяч человек[15].
Численность населения области по данным Государственной службы статистики на 1 сентября 2013 года составила 1 462 412 человек (что на 242 человека меньше, чем 1 августа), в том числе городское население — 899 192 человека (61,48 %), сельское — 563 220 человек (38,52 %). Постоянное население — 1 454 574 человека, в том числе городское население — 887 411 человек (61 %), сельское — 567 163 человека (39 %)[15].
Местное самоуправление в области осуществляет Полтавский областной совет[21], исполнительную власть — областная государственная администрация[22]. Главой области является председатель облгосадминистрации, назначаемый президентом Украины.
Железнодорожный транспорт Полтавщины по Украине занимает второе место в перевозке грузов и третье — в перевозке пассажиров. Эксплуатационная протяжённость железных дорог на территории области составляет 853,4 км. Плотность железных дорог в расчёте на 100 км² составляет 2,96 км (Украина — 3,8 км). Железные дороги обслуживаются преимущественно тепловой тягой. Эксплуатационная длина электрифицированных железнодорожных путей общего пользования составляет 277,6 км (32,5 % от общей длины).
Железнодорожная сеть области относится к Полтавской дирекции железнодорожных перевозок (ДН-4), которая является составной частью Южной железной дороги. Полтавскую область пересекают четыре железнодорожные магистрали:
Общая протяжённость дорог области составляет 1857,4 км (23,1 км мостов). Состояние автомобильных дорог за последние годы ухудшилось и вызывает нарекания со стороны участников движения. Основные автодороги области:
Основной артерией для речного транспорта является Днепр. В структуре грузоперевозок преобладают: железная руда, лесные и строительные материалы, сельскохозяйственная продукция. Речными портами в 2006 году было переработано 1235,4 тыс. т грузов. Кременчугский речной порт, который был основан в 1823 году как пристань, а с 1850 была открыта первая регулярная пассажирская линия межд Кременчугом и Пинском. Также действуют речные вокзалы в Светловодске и Горишних Плавнях. 29 декабря 2010 было завершено строительство перегрузочного терминала Кременчуге.
Авиационный транспорт области развит плохо, Полтавский аэропорт, единственный в регионе, принимает только чартерные и специальные рейсы.
В городах Полтава и Кременчуг действуют троллейбусные сети. В других городах услуги общественного транспорта предоставляются автобусами, маршрутными такси и такси. В начале XX века в городе Кременчуг действовал трамвай. Он прекратил своё существование из-за событий «красного террора» 1917 года.