Las Tierras Bajas Mayas constituyen la zona más compleja en cuanto a características geográficas, debido a su gran extensión y alta biodiversidad.
En general, la región se define por tener una altitud menor a los 300 m, con excepción de las Montañas Mayas y la Sierra de Puuc, donde se encuentran elevaciones mayores. Geológicamente, las Tierras Bajas se componen de un manto metamórfico compuesto principalmente por roca caliza, la cual ha sido constantemente modificada por la acción del agua, sismos y otras formas de erosión.
Para fines geográficos y culturales es apropiado distinguir lo que son las Tierras Bajas Centrales y las Tierras Bajas del Norte, que presentan rasgos bastante particulares, aunque cada una de estas dos zonas tiene también sus propias microrregiones.
Las Tierras Bajas Centrales conforman lo que se conoce como Petén, e incluye lo que actualmente es el departamento de Petén, Belice, el sur de Campeche y Quintana Roo y la zona oriental de Tabasco y Chiapas. Regiones periféricas como la cuenca baja del Río Usumacinta, el Valle de Copán y el Golfo de Honduras pueden presentar algunas características de las Tierras Altas.
La vegetación de Petén se caracteriza por bosques que llegan a superar los 40 m de alto, y la precipitación pluvial es alta, especialmente entre los meses de julio y enero.
Los suelos fértiles se encuentran en zonas inundables y en general tienden a ser poco profundos, lo que limita la agricultura extensiva. Destaca la presencia de algunas fuentes de agua permanente, como los ríos Usumacinta, Grijalva, San Pedro, Candelaria, La Pasión, Belice y Hondo; lagos como el Petén Itzá e Izabal; y las lagunas de Términos, Yaxha y Bacalar.
Las Tierras Bajas del Norte presentan un panorama distinto, con clima más seco y bosques más bajos. También son bastante importantes las zonas costeras y pantanosas, ricas en bosques de mangle, depósitos salinos y diversos productos marinos.
A pesar de contar con limitantes para la producción agrícola, la región de las Tierras Bajas se caracterizó por el desarrollo de las ciudades más grandes y complejas, que pudieron llegar a tener hasta 100,000 habitantes. Décadas de estudios ambientales y agrícolas han determinado que esto fue posible gracias a la combinación de distintos sistemas de agricultura intensiva y manejo hidráulico, así como el diseño disperso de las áreas habitacionales que rodearon los centros ceremoniales.
Además, el factor clave fue la captación de agua en muchas áreas que no cuentan con fuentes permanentes de agua. Por esta razón muchos asentamientos se ubicaron cerca de lagunas estacionales y bajos inundables, y se construyeron aguadas o reservorios en las principales ciudades. Al norte, los asentamientos aprovecharon los cenotes, que constituyen las únicas fuentes de agua tierra adentro. También se construyeron cisternas dentro de la piedra caliza, las cuales se conocen como chultunes.