Yamagata ist die Hauptstadt der gleichnamigen Präfektur Yamagata und liegt in einem Talkessel, welcher von einer sehr hohen Bergketten umgeben ist. Das Klima im Frühling und Sommer weist sehr hohe Temperaturen aus. Oft ist es auch neblig und feucht. Im Winter ist die Region für starke Schneefälle bekannt. Der Mogami Fluss quert die Stadt von Süden nach Norden.

Im Zentrum der Stadt befindet sich das Schloss Yamagatajo. Dieses ist in einen Park eingebettet in welchem der Feudalherrscher Mogami 1356 sein Schloss erbaute.