渭南地势以渭河为轴线，形成南北两山、两塬和中部平川五大地貌类型区，中部渭河冲积平原是八百里秦川最宽阔的地带。地势属于华北地台的陕甘宁盆缘区，地质呈现南北隆起，中部断陷的阶梯状地堑构造。南北高，中间低，东西开阔，呈仰瓦状。

渭南属暖温带半湿润半干旱季风气候，四季分明，光照充足，雨量适宜。辖区各地全年平均气温12.7～15.6℃，普遍较常年偏高0.3～2.0℃。全年降水量390.7～592.2毫米，除合阳、大荔接近常年，华州、临渭、澄城较常年偏多1.9%～3.5%，其他各县（市、区）较常年偏少2.5%～23.6%；汛期（5～9月）降水量245.1～409.4毫米，除澄城较常年同期偏多5.9%以外，其他各县（市、区）较常年同期偏少2.%～33.5%，降水不足，出现阶段性干旱。全年光照分布不均，辖区各地总日照时数1851.9～2393.0小时，除韩城、大荔、富平、潼关和华阴较常年同期偏多0.6%～12.2%外，其他县（市、区）较常年同期偏少0.4%～21.4%。