【位置 面积】 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。
【地质 地貌】 铜川市地处鄂尔多斯台地与渭河断陷盆地的过渡地带，属黄土高原的残原区，横跨两个地质构造单元。地貌复杂多样，山、川、原、梁、峁、台塬、沟谷、河川均有分布，境内山峦纵横，峡谷相间，台塬广布，梁峁交错，平均坡度16.7°，其中3°以下面积318.6平方千米，3°～8°面积565.7平方千米，8°～15°面积883.9平方千米，15°～25°面积1280.4平方千米，25°以上面积832.5平方千米。纵观全境，大致可分为五个地貌类型区：
1．西部子午岭山区。该区以子午岭南部的乔山山脉为主，以淳化、旬邑县为界。山势北高南低，海拔1300～1700米。包括照金、瑶曲、金锁关、玉华、哭泉、云梦等乡镇的部分地区。面积1545平方千米，占全市总面积的39.8%。河谷梁峁、悬崖绝壁、瀑布溪流多有分布。主脊地带梢林灌丛茂密，表面侵蚀较微；支梁地带植被覆盖率低；中山地区多为荒山秃岭，流水侵蚀、剥蚀严重。
2．北部黄土高原丘陵区。该区地处陕北高原南部，与黄陵、洛川、白水等县相连，海拔多在1000～1200米，地形由西南向东北倾斜。包括太安、彭镇、五里镇等乡镇的全部或大部，以及哭泉、棋盘、尧生等乡镇的部分地区。南北狭窄，东西较长，面积1025平方千米，占全市总面积的26.4%。黄土高原为该区的地貌主体，天然植被破坏严重，黄土裸露，沟谷松散物质丰富，泥石流、泻流、滑坡比较普遍。
3．中部黄土高原沟壑区。该区处在渭北北山以北、乔山东南的山间盆地之中，呈东北西南向展布，海拔900～1250米。包括广阳、阿庄、红土、印台、王益、王家河、关庄、石柱、小丘等乡镇（街道办事处）的全部或部分地区。面积855平方千米，占全市总面积的22%。地势中部高，两端低，地形呈波状起伏，沟谷密布，地面支离破碎，原梁和沟壑面积比例为6∶4，沟谷相切割深度为100～200米，谷坡陡峻，沟谷较宽，普遍发育有三级阶地。
4．东南部渭北北山地区。该区在渭北北山主脊北部，地质构造属鄂尔多斯台地南缘翘起地带，海拔高度900～1500米。包括孙原、黄堡、陈炉、红土、广阳等乡镇的全部或部分地区。面积221.5平方千米，占全市总面积的5.7%。地貌由一系列起伏较微的黄土覆盖的中低山与丘陵组合而成，山脉呈东北西南走向，天然植被破坏严重。
5．南部川原区。该区主要在耀州区南部和新区，黄土台原广布，河谷平原镶嵌。地质构造为渭河断隔盆地的一部分，堆积有巨厚的松散沉积层，表面为黄土所覆盖，包括耀州区孙原镇、锦阳路街道、董家河镇和新区的全部或部分地区，面积235.5平方千米，占全市总面积的6.1%。海拔650～850米。地貌以平坦宽广的黄土高原和宽阔的河谷平原为主。
【气候】 铜川市地处渭北旱原，系关中平原与陕北高原的过渡地带，属暖温带大陆季风气候，主要特点是四季分明，冬长夏短，雨热同季，雨量较多，温度偏低，地区差异明显，灾害比较频繁。气候区可分为三个：南部台塬温暖半干旱气候区；中东部残塬温和半湿润气候区；西北部山地温凉湿润气候区。
铜川光能源丰富，多年平均太阳辐射量为125.8～127.6千卡∕平方厘米。年日照时数2250.7～2387.7小时，年内各地分布不均，秋季较弱，春夏较强，12月最弱，6月最强。
铜川冬季寒冷，夏季炎热，春秋升温较快，秋季降温迅速，气温日差较大，昼夜温差大。年平均气温9.7°～12.7°。
铜川近30年平均降水量在543.4～676.3毫米，残塬区为594.3毫米，山区为676.3毫米。
铜川白天多西南风，夜间多东北风，年平均风速2.3～3.2米∕秒，残原区风速较小，台塬区和山区风速较大；春季风速最大，夏冬季次之，秋季最小。
铜川近30年平均无霜期为199～227天，中部最短，北部略多于中部，南部无霜期最长。
2018年铜川总体气候特征呈气温偏高，降水偏少，日照偏少。1～12月平均气温10.5～13.4℃，比常年同期偏高0.7～0.8℃；降水量463.7～717.2毫米，大部分地区比常年同期偏少7.8%～14.8%；日照时数1715.1～2215.2小时，大部分地区比常年同期偏少68.8～543.2小时，南部地区明显偏少。1月上旬出现十年来最强降雪过程，2到7日连续降雪，4日降雪量达暴雪量级，为近五年来最冷冬季。4月上旬全市出现寒潮天气，经济林果遭受严重冻害。5月中下旬全市出现明显降水、大风和降温天气。初夏汛雨早，雨量大、雨日多、持续时间长，夏季高温持续时间长、范围广。8月下旬特大暴雨雨量大，灾情重。12月上旬出现降温、大风天气并伴有霾，中南部空气质量差。年极端最高气温宜君31.1℃（6月6日），王益34.1℃（6月6日），耀州35.8℃（7月25日）；年极端最低气温宜君-17.0℃（1月29日），王益-15.6℃（1月29日），耀州-13.9℃（1月29日）。
【河流 水系】 铜川市山高沟深，河流均是源头或上游，其特点是：流程短，水量少，水位低，比降大，易涨落，能利用者甚微。铜川境内的河流分为石川河和洛河两大水系。
石川河与洛河两大水系以哭泉梁、庙山梁为分水岭，以南为石川河水系，以北为洛河水系。石川河水系主要由漆、沮二水组成，市内流域面积2240.8平方千米。石川河水系中流域面积10平方千米以上的支流67条，主要河流有漆河、沮河、赵氏河、浊峪河、清峪河、赵老峪河等。洛河为铜川东北部的界河，境内流程35千米，流域面积1648.8平方千米。洛河水系中流域面积在10平方千米以上的支流78条，主要河流有白水河、清河、五里镇河、雷塬河等。
【土壤 土质】 铜川市土壤分为9个土类、15个亚类、25个土属73个土种。9个土类占全市土壤总面积的比例分别是：褐土53.72%、黄绵土30.3%、红黏土8.10%、黑垆土4.23%、新积土2.02%、垆土1.52%、潮土0.06%、水稻土0.03%、紫色土0.02%。
【自然资源】 铜川市有丰富的地上地下自然资源。
野生植物资源：铜川境内维管束植物为106科384属，618种、5个亚种、38个变种。其中，蕨类植物为9科13属16种；裸子植物2科3属3种；被子植物95科318属599种、5亚种、38变种。
森林资源：全市林地面积24.5万公顷，有林地13.3万公顷。森林覆盖率为46.5%。主要树种有油松、山杨、刺槐、侧柏、桐树、苹果、核桃、柿子、梨、桃等。
草地资源：共有草地面积10.13万公顷，可利用面积9.06万公顷，多呈大面积连片分布。有20公顷以上的草地105块，计6.67万公顷，且等级较高。其中万亩以上的草场29块，面积3.95万公顷。牧草67科、308种，主要有白羊草、铁扫帚、蒲公英、硬质苔草等。草场分为农林隙地和山坡灌木丛两类，草质优良，可载畜19.98万个羊单位，发展牧业条件优越。
中草药资源：境内有中草药683种，已大量采集收购的有164种，主要为党参、黄芪、柴胡、黄芩、连翘、丹参等。
野生动物资源：铜川有野生动物141种，分属24目55科，其中兽类5目12科26种，主要为中华鼠、花鼠、岩松鼠、艾虎、水獭、草兔、野猪、狍等；禽类动物15目36科101种，主要有石鸡、环颈雉、喜鹊、鸢、楼燕、啄木鸟、杜鹃、麻雀等。
水资源：铜川水资源总量2.30亿立方米，其中地表水2.29亿立方米。目前，已探明的地下水可开采量0.59亿立方米，主要分布在耀州区漆、沮河谷区走马村川道、瑶曲川道和小丘、坡头、下高埝原。水质良好，宜饮用。
矿产资源：主要是能源矿产、金属矿产、非金属矿产、水气矿产，共计20种，已探明储量的有14种，发现矿产地75处，资源总量为47.2亿吨，保有资源量36亿吨，潜在经济价值达2000亿元。能源矿产有煤炭、油页岩、石油、煤层气4种。
其中煤炭资源是铜川市能源矿产的主采矿种，有50多年的开采历史，全市含煤面积1298.3平方千米，矿产地48处。油页岩储量6.77亿吨，石油储量1亿多吨。金属矿产有铁矿、铝土矿2种，为耐火黏土等矿产资源的伴生矿种。非金属矿产有水泥用灰岩、电石用灰岩、制碱用灰岩、制灰用灰岩、建筑石料用灰岩、陶瓷黏土、耐火黏土、高岭土、砖瓦用黏土、腐植酸肥料煤、水泥配料黄土12种。已开发利用的主要矿种有水泥用灰岩、水泥配料黄土、陶瓷黏土、耐火黏土、砖瓦用黏土5种。