Los Angeles megye az Amerikai Egyesült Államok legnépesebb megyéje, Kalifornia államban található. Területe nagyobb Rhode Island és Delaware államoknál. Kalifornia lakosainak több mint egynegyede e megyében él, és etnikailag az egyik legsokszínűbb megye az Egyesült Államokban. Megyeszékhelye Los Angeles, amely a második legnépesebb város az országban, és a legnépesebb város, amely teljes egészében egy államban fekszik.
Az Egyesült Államok Népességnyilvántartó Hivatala szerint a megye teljes területe 12 310 km², melyből 10 510 km² szárazföld és 1790 km² (15%) víz. Folyói a Los Angeles folyó, Rio Hondo, San Gabriel folyó és a Santa Clara folyó, fő hegyvonulatai a Santa Monica Mountains és a San Gabriel Mountains. A Mojave-sivatag nyugati része, az Antelope Valley a megye északkeleti részén helyezkedik el. Los Angeles megye népességének legnagyobb százaléka a megye déli és délnyugati részén él, főként lakott területek a Los Angeles Medence, a San Fernando- és a San Gabriel-völgy. Egyéb fő lakott területek a Santa Clarita-, a Pomona-, a Crescenta- és az Antelope-völgy.
A megyét kettéosztja a San Gabriel Mountains. A megye legmagasabb csúcsai közül szinte az összes a San Gabriel Mountainsból emelkedik ki, beleértve a Mount San Antoniot (3069 m), Mount Baden-Powellt (2865 m) és a Mount Wilsont (1740 m). Több alacsonyabb hegy is található a megye északi, nyugati, és délnyugati részében, beleértve a San Emigdio Mountainst, a Tehachapi Mountains legdélibb részét és a Sierra Pelona Mountainst.
