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Le Cantal fait partie de la Région Auvergne et depuis 2016 de la région Auvergne-Rhône-Alpes. Il est limitrophe au Nord, des départements de la Corrèze, de la Haute-Loire et du Puy-de-Dôme, à l'Est de de la Haute-Loire et de la Lozère, au Sud de l'Aveyron et du Lot, à l'Ouest du Lot et de la Corrèze.
Ses rivières, qui sont au nombre de 18 ou de 22, descendent en étoile des Monts-du-Cantal dans autant de vallées situées dans les bassins de la Garonne et de la Dordogne et un peu dans celui de la Loire.
Le département du Cantal tire son nom du Cantal, massif montagneux principal qui le couvre. En effet, c'est un département de moyenne montagne occupé essentiellement par le Massif volcanique du Cantal et par ses contreforts. Ce massif est un vestige d'un ancien volcan dont le diamètre est de près de 60 km (le plus grand d'Europe). Son point culminant actuel, le Plomb du Cantal atteint 1 858 mètres. Le massif forme un cercle presque parfait dont les pentes s'élèvent en convergeant vers le centre. En ce centre se trouve un immense cirque qui devait être l'ancien cratère.
Dans ce massif se trouvent de nombreux sommets remarquables : à côté du Plomb du Cantal, on trouve le Puy Mary (1 787 mètres), le Puy Chavaroche (1 744 mètres), le Puy Violent (1 594 mètres), le Puy Griou (1 694 mètres), le Puy du Peyroux (1 686 mètres), le Puy Gros (1 599 mètres) et enfin le Lioran ou Puy de Mussabiau (1 420 mètres).
Sur les flancs du massifs descendent des vallées profondes, modelées autrefois par l'érosion glaciaire, qui s'étendent à partir du centre de manière radiale. Parmi elles les vallées de l'Impradine, de la Santoire, de la Cère, de l'Alagnon, de la Jordanne, de la Doire (rivière) et de la Rhue. Très larges dans les terrains volcaniques, elles se resserrent à leur sortie.
Entre ces vallées, on trouve des plateaux. À l'Est, la Planèze de Saint-Flour est plutôt sèche tandis qu'à l'Ouest les terres sont plus arrosées du côté de Salers.
Dans l'ouest du Cantal se trouve le vaste lac artificiel du barrage de Saint-Étienne-Cantalès, le lac de Saint-Étienne-Cantalès.
Au nord du Cantal, le volcanisme se prolonge dans les monts du Cézallier puis dans les Monts Dore (département du Puy de Dôme), tandis qu'à l'est la chaîne de la Margeride se prolonge en direction des cévennes (département de la Lozère). Le Cantal apparaît ainsi comme une entité géographique à la fois autonome et ouverte sur les territoires alentours.
Les villes principales sont Aurillac, mais aussi Saint-Flour et Mauriac.
