宝塔区地处陕北黄土高原腹地，属典型的山梁丘陵沟壑区。地形特点是西北、西南部高，中部隆起，地形呈向东南倾斜势，海拔860-1525米。境内有较大的山梁200多座，一般海拔在1200-1300米之间，地貌呈沟壑交错、山峦起伏状，黄土山梁勾连绵延，沟谷涧地与河道川台相间交错，登高远眺近观，山耸峰起，如波翻浪涌；原高崖立，似虎踞龙盘，给人以无限遐想。

宝塔区境内的主要河流有延河、云岩河（亦称汾川河），属黄河水系一级支流。延河由境内西北流向东南，横穿境内中部62公里，流域面积2204平方公里，河川平均比降2‰～11‰，年平均流量7.52立方米/秒；云岩河在境内南部流出65千米，流域面积1331.63平方千米，年平均流量0.7立方米/秒。

延河与云岩河有数十条支流，由于这些支流长年冲刷淤积，形成了西川、南川、丰富川、牡丹川、马四川、五羊川、雷鼓川、蟠龙川、杜甫川、松树林川、九龙泉川、汾河川等12条较大的川道。这些川道经过数十年来不懈的平整治理，现在是地块平整，土地肥沃，为发展农林果蔬产业奠定了良好基础。(www.daowen.com)

宝塔区属半干旱大陆性季风气候，四季景物鲜明，冷暖干湿各异，早晚温差较大。春日干旱多风，夏季树绿花红，秋时多阴雨，冬季少雨雪。年降雨量平均为558.4毫米，大多集中在7、8、9月份，占年降水量的70%以上。气温呈马鞍型起伏，1月份最为寒冷，最低气温25℃左右，7月份最为炎热，最高温度在40℃上下。年日照为2471.1小时，年无霜期平均在150天左右。由于特殊的地理气候特征，导致旱涝霜雹等自然灾害频仍，对农业生产造成较大危害。