铜川市位于陕西省中部，行政区划的最东端位于宜君县雷塬乡杨柳塬村，其坐标为109°29′28″、35°23′37″；最西端位于耀州区照金镇尖坪村，其坐标为108°34′45″、35°02′36″；最南端位于耀州区小丘镇西独塚村，其坐标为108°49′20″、34°48′21″；最北端位于宜君县彭镇杜村，其坐标为109°10′53″、35°35′01″。铜川处于关中盆地与陕北高原的交接地带。东和东南与渭南市的蒲城县、白水县、富平县接壤，西和西南与咸阳市的旬邑县、淳化县、三原县毗邻，北部与延安市的黄陵县、洛川县相连。海拔最低543米，为耀州区下高埝乡陈坪村；最高1741米，为耀州区照金镇尖坪村，平均海拔1132米。东西长82.6千米，南北长86.6千米，行政区划面积3882平方千米。1958年4月5日，撤销铜川县建制，成立铜川市，归省管辖。1961年8月，铜川市改属渭南行政督察专员公署管辖。1966年8月1日，铜川市改为省辖市。
铜川市自然森林成为关中平原北部的天然屏障。有太安自然保护区和香山自然保护区。铜川沮河湿地温暖湿润，雨量充沛，生物多样，为国家珍稀动物——朱鹮野化放飞实验区。锦阳湖生态风景区位于沮河中游，山林青翠，景色宜人。福地湖湿地公园位于宜君县东部，春季山花烂漫，湖水清澈，百鸟争啼；夏季湖风送爽，清凉异常；秋季层林尽染，绚丽如画；冬季银装素裹，分外妖娆。2002年被陕西省政府批准为省级风景名胜区。2015年12月，被国家林业局命名为“国家湿地公园”。县城宜君，群山环抱，盛夏时节，云山雾海，绿荫遮顶，凉风拂面，平均气温19℃，是避暑养生的好地方。历史遗存主要有玉华宫、药王山、香山、耀州窑博物馆、陈炉镇、金锁关、姜女祠等。位于耀州区城东的药王山，为药王孙思邈栖隐故地与纪念场所，是全国重点文物保护单位，陕西省著名的风景名胜区。位于铜川市区北部玉华山麓的玉华宫，是唐高祖李渊、唐太宗李世民父子的离宫别殿，时列关中四大离宫之首，玄奘法师在此译经四载有余，并圆寂于此，是陕西省重点风景名胜区之一。位于耀州区境内的香山—照金风景名胜区，是陕西省面积最大、历史文物和革命文物并重的省级风景名胜区。位于王益区黄堡镇的全国重点文物保护单位——耀州窑遗址的耀州窑博物馆，是目前国内规模最大的一座古陶瓷遗址专题博物馆，是一处具有世界影响的，集窑址保护、文物收藏、科学研究、陈列展览、文化教育、陶瓷制作、观光旅游等多种功能于一体的陶瓷文化园区。位于印台区的陈炉镇，是耀州瓷的延烧地，千年炉火不熄，陶瓷文化浓厚，堪称“陶瓷烧造活化石”，为陕西省唯一的中国历史文化名镇。此外，位于铜川市北市区北部20千米的古今军事、交通要——地金锁关，位于印台区金山山麓、历代民间传说中“坚贞节烈，千里寻夫”的孟姜女仙逝之地——姜女祠等都闻名遐迩。
铜川的市树为合欢树，市花为玫瑰花，市鸟为画眉。