Cajamarca está ubicado al noroeste del país, limitando al norte con Ecuador, al este con Amazonas, al sur con La Libertad y al oeste con Lambayeque y Piura. Su capital y ciudad más poblada es la homónima Cajamarca.
Según el Censo peruano de 2017, este es el quinto departamento más poblado del país, con 1 341 012 habitantes, y es el sexto más densamente poblado con 41.7 hab/km². En este aspecto, solo está por detrás de Lima, Lambayeque, La Libertad, Piura y Tumbes