Malatya  ilinde platolar çok geniş yer tutar. Genellikle kalker yapılı dağ kütleleri, hızla aşınarak orta ve yüksek platolara da dönüşmüştür. Volkanik hareketler sonucu çıkan lavlar dalgalı yapıyı düzleştirerek geniş düzlüklerin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Malatya’daki en önemli platolar ilin kuzey, güney ve batısındaki dağlar üzerinde yer almaktadır. Bu platolar su kaynakları yönünden de oldukça zengin olup, derin vadilerle yarılmıştır.

Malatya’nın yapısında vadilerin büyük önemi vardır. İl topraklarındaki bütün vadiler Fırat ana vadisine açılarak geniş bir yan vadiler grubunu oluşturmaktadır. Daha sonra bunlar genişleyerek ilin önemli ovalarını oluşturur. Ancak bu vadilerin büyük bölümü Karakaya Baraj Gölü’nün suları altında kalmıştır. Türkiye’nin en önemli vadilerinden bir olan Fırat Vadisi oldukça derin ve sarptır. Bunun yanı sıra Tohma, Kuruçay vadileri ile Yazıhan Düzü ve Çapıtlı Yazısı ilin diğer önemli vadileridir.

İlin orta ve doğu kesimleri ise, Malatya Ovasını oluşturmaktadır. Batı-doğu yönünde uzanan Malatya Ovası bir çöküntü alanı olup, akarsuların taşıdığı alüvyonlardan oluşmuştur. Doğanşehir, İzollu, Mığdı, Sürgü, Akçadağ, Yazıhan, Mandara, Çaplı, Distrik ve Erkenek ovaları Malatya’nın diğer belli başlı ovalarıdır.

Türkiye’nin en büyük su havzası olan Fırat Havzasının(127.000 km2) su kaynakları, Fırat Nehri, Tohma Suyu, Kuruçay ve Sürgü Çayı’dır. Keban Barajı’ndan çıkan Fırat Nehri, Malatya’nın Elazığ ile sınırını oluşturacak şekilde güneybatıdan güneydoğuya doğru genişçe bir yay çizerek akar. Önce Kuruçay’ı sonra Tohma suyunu alarak akan Fırat, zaman zaman kollara ayrılarak adacıklar oluştururdu. Bu alan günümüzde Karakaya Baraj Gölü sahası içinde kalmıştır. Fırat nehri, Kömürhan mevkiinde Doğu Anadolu’nun en uzun ve en derin boğazlarından biri olan Kömürhan boğazına girerek akmasına devam edip, boğazdan sonra Malatya-Diyarbakır sınırını oluşturmaktadır.

İl topraklarını dağlardan kaynaklanan akarsular sulamaktadır. Söğütlü Çayı, Morhamam Çayı, Kuruçay, Tohma Suyu, Sultan Suyu, Sürgü Suyu, Beylerderesi, Mamihan Çayı ve Şiro Çayı ilin başlıca akarsularıdır. Malatya’da önemli bir tabii göl yoktur. Yalnızca dağlık kesimlerden akan suların kaynak alanlarında ve düşük yükseltiri plato basamaklarında yüzeye çıkan suların oluşturduğu küçük göller vardır. Bunlar dışında sulama amaçlı göletler bulunmaktadır. Malatya’da Sürgü, Medik, Polat ve Sultansuyu barajları olmak üzere dört tane barajı bulunmaktadır. Polat ve Sultansuyu barajları sulama amaçlı, Medik Barajı Sulama ve elektrik enerjisi sağlamak ve Sürgü Barajı da Sulama ve Taşkın koruma amaçlı olarak yapılmıştır. İlin Yüzölçümü 12.313 km2 olup, toplam nüfusu 853.658’dir.