Der Karpatenbogen umschließt die Große Ungarische Tiefebene von Norden und Osten und grenzt sie nach Nordmittel- und nach Osteuropa hin ab. Anteil an den Karpaten haben in erster Linie Polen, die Slowakei, die Ukraine und Rumänien sowie in geringen Teilen bzw. über die Ausläufer Österreich, Tschechien, Ungarn und Serbien.
Der Gebirgsbogen der Karpaten ist stärker gekrümmt als der Alpenbogen. Geologisch sind beide Gebirgsbögen ein Ergebnis der plattentektonischen Vorgänge der vergangenen 100 Millionen Jahre. Dabei wurden durch den nordwärts gegen den europäischen Teil der Eurasischen Platte gerichteten Druck der Afrikanischen Platte insbesondere in den letzten 30 Jahrmillionen die Faltengebirge in der Südhälfte Europas aufgewölbt (vgl. Alpidische Orogenese). Besonders stark ist die Krümmung zwischen Ost- und Südkarpaten, die mit dem Apuseni-Gebirge nahezu ganz Transsilvanien (Siebenbürgen) umschließen und sich jenseits der Donau (Eisernes Tor) im bulgarischen Balkangebirge fortsetzen.
Der Karpatenbogen ist abschnittsweise ein Teil der Europäische Hauptwasserscheide und erstreckt sich auf einer Fläche von rund 220.000 km². Er hat eine durchschnittliche Breite von 150 km und ist entlang seiner Krümmung mehr als 1300 km lang. Es ist aus ähnlich vielfältigen Gesteinen aufgebaut wie die Alpen. Die einst bestehende Verbindung zwischen den Ostalpen und den Westkarpaten ist bei der Bildung des Wiener Beckens einige Kilometer in die Tiefe gesunken, ähnlich wie Teile des Pannonischen Beckens.
Die Karpaten weisen eine hohe landschaftliche Vielfalt auf. Morphologisch umfassen sie mehrere Hochgebirgsregionen mit Höhen von mehr als 2000 m (Hohe und Niedere Tatra, Ost- und Südkarpaten), sowie zahlreiche Gebiete mit Mittelgebirgscharakter (Kleine und Weiße Karpaten, Slowakisches Erzgebirge, West- und Ostbeskiden, Siebenbürgisches Becken). Die Westkarpaten weisen einige große Längstäler sowie Quer- und Durchbruchstäler auf. Die höchsten Gipfel liegen im Norden (Hohe Tatra, Gerlachspitze, 2655 m) und im Südosten (Moldoveanu, 2544 m).