赤峰地处大兴安岭南段和燕山北麓山地，分布在西拉木伦河南北与老哈河流域广大地区，呈三面环山，西高东低，多山多丘陵的地貌特征。山地约占赤峰市总面积的42%；丘陵约占24%；高平原约占9%；平原约占25%。大体分为四个地形区：北部山地丘陵区；南部山地丘陵区；西部高平原区；东部平原区，海拔高300～2 　000米　。东部在西拉木伦河与老哈河汇流处大兴三角地区，海拔高不足　300米　，为赤峰市地势最低地带；西部克旗、郊区和河北省围场县交界处的大光顶子山，海拔高2 　067米　，为赤峰市第一高峰。主要山脉有大兴安岭南段，努鲁儿虎和七老图三条山脉。　　

赤峰属中温带半干旱大陆性季风气候区。冬季漫长而寒冷，春季干旱多大风，夏季短促炎热、雨水集中，秋季短促、气温下降快、霜冻降临早。大部地区年平均气温为0～7℃，最冷月（1月）平均气温为-10℃左右，极端最低气温-27℃；最热月（7月）平均气温在20～24℃之间。年降水量的地理分布受地形影响十分明显，不同地区差别很大，有300-500毫米不等。大部地区年日照时数为2 700～3 100小时。每当5～9月天空无云时，日照时数可长达12～14小时，日照百分率多数地区为65～70%。　　

主要水系有乌尔吉沐沦河水系，包括乌兰坝河、浩尔吐河、干支嘎河、乌兰白旗河、查干白旗河、沙力河、欧木伦河、黑木伦河，总流域面积为27917平方公里；西拉木伦河水系，包括大克头河、碧掩河、查干沐沦河、少朗河、古力古台河、沙巴尔太河、木希嘎河等十三条河流，总流域面积为28 961平方公里；教来河水系，包括白塔子河、李家窝铺河，干沟子河、高力板河、腾克力河、孟克河，总流域面积为12 397平方公里；老哈河水系，包括黑里河、英金河干流、饮马河、汐子河、锡伯河、西路嘎河等19条河流，总流域面积为28 463平方公里；内陆河水系，包括贡格尔河、镐林郭勒河、伊和吉林郭勒河、巴嘎吉林郭勒河。贡格尔河流入达里诺尔，其余3条流入锡林郭勒盟，潴于沼泽或沉积沙锡地。地上水年平均径流量为32.67亿立方米。