赤峰市地形复杂多样，山地丘陵纵横，河谷沟壑纵横，山间仅有小片平地和沿河冲积平原，结构为“七山一水两田”。自然土地类型多样，山地、丘陵、丘陵、河流、平原交错。大致分为北部山地丘陵区、南部山地丘陵区、西部高平原区和东部平原区四个地形区，海拔300～2000米。东部西拉沐沦河与老哈河汇合处的大兴三角区海拔不足300米，为赤峰市内最低区；西部克旗、松山区与河北省围场县交界的大光顶子山海拔2067米，为赤峰市最高峰。 主要山脉有大兴安岭南段、努鲁尔胡山脉、齐老图山脉等，全市地势海拔约1700米，河流基本顺着自然地势由西向东流，汇入西辽河后流入大海，水流湍急，落差大。
赤峰市地处内陆，属温带半干旱大陆性季风气候区。大部分地区年平均气温0～7℃，市内年平均气温分布由西北向东南递增。全市年平均降水量381毫米，大部分地区为350～450毫米。由于受地形、季风等影响，降水分布趋势由西南向东北逐渐减少。全市各地日照时数多为2800～3100小时。四季分明，冬季漫长而寒冷，少雪，多风。春季升温较快，干燥多风。夏季短暂，雨水集中。秋季降温快，霜冻来得早，晴天多。
赤峰市境内有西辽河流域、内陆河流域、大凌河流域、滦河流域四大流域，流域面积50平方公里以上的河流有333条，形成西辽河、新开河、胶莱河、大凌河、达里诺尔、锡林郭勒、老哈河、滦河八大水系。全市有大小湖泊128个，其中常年水域面积在1平方公里以上的湖泊12个。最大的达里诺尔湖为苏打型咸水湖，最大的人工湖为红山水库，库容25.6亿立方米。其他著名的有齐干泡子、布日敦泡子、达拉哈湖、小河沿水乡等。
达里诺尔湖是内蒙古自治区第二大湖泊，面积258平方公里，平均水深10米，湖区盛产大眼鱼。以达里诺尔湖为中心，建立了国家级自然保护区，该保护区是以保护珍稀鸟类及其赖以生存的湖泊、湿地、草原、林地等多样生态系统为主的综合性保护区。保护区内有鸟类16目33科134种，其中国家重点保护鸟类23种，是草原生态旅游的理想之地。
赤峰地形、气候和水文地质条件的复杂性决定了植被类型的多样性。赤峰地处华北、东北和蒙古植物区系的交界处，市内植物区系相互渗透，植被成分复杂，具有一定的过渡性。主要植被类型可分为森林、灌丛草原、草甸草原、干草原、草甸、沼泽、沙生植被等。赤峰南部华北植物种类较多，东部东北植物种类较多，北部大兴安岭植物种类较多。由于赤峰地理位置独特，南北气候差异大，野生植物种类繁多，资源丰富。全市有野生植物1863种，其中有野生药用价值的有586种，有饲养价值的有739种。
土地资源：地处内蒙古高原向松辽平原过渡地带，北部为大兴安岭南段，西部为燕山山脉七老图山，东南部为努鲁尔虎山，呈三面环山的半圆形。地势西高东低，海拔一般在500～1500米之间，最高海拔2067米。地貌可分为山地、高平原、熔岩台地、低山丘陵、沙丘平原等。
赤峰市土壤总面积13306万亩，分为17个土类、39个亚类、142个土属，其中棕壤、暗棕壤、灰色森林土为赤峰市主要山地土壤，占全市土壤总面积的14.5%。
水资源：赤峰市地处辽河流域上游，是西辽河流域主要产流区。全市年平均降水量380毫米，汛期降水量占年降水量的80%以上，年平均蒸发量1600-2500毫米。全市水资源总量38.98亿立方米。人均水资源占有量851立方米，为全国人均水资源占有量的40%，远低于国际公认的人均水资源警戒线1700立方米，是典型的缺水地区。
野生动物资源：目前全市共查明脊椎动物497种，其中鱼类37种、两栖类5种、爬行类15种、兽类63种、鸟类377种。其中国家重点保护野生动物72种，包括国家一级重点保护鸟类11种、国家二级重点保护鸟类54种。境内老哈河、西拉沐沦河沿岸湿地、红山水库、大里诺尔、扎格斯台等内陆湖泊湿地、草原区，是鹤、鸨、天鹅、大雁、鸭等鸟类的迁徙通道和驿站。其中，大雁和鸭是赤峰市主要的迁徙和繁殖候鸟。迁徙季节，仅大里诺尔就有7万多只天鹅停歇，各类湖泊、沼泽地都有大量大雁和天鹅停歇。 大片的次生林区是猛禽栖息和繁殖的场所。
赤峰市地跨大兴安岭和华北地台北缘两大金属成矿带，是我国重要的贵金属和有色金属基地之一。2010年，赤峰市被中国有色金属工业协会命名为“中国有色金属之乡”，成为全国唯一获此殊荣的地级市。据专家估算，全市矿产资源储量潜在价值在5万网络投稿以上。目前全市已发现矿产资源83种，矿床1600余处，主要矿种有铜、铅、锌、锡、钨、钼等有色金属，金、银等贵金属，锰、铁等黑色金属，储量丰富，价值可观。 境内还蕴藏着丰富的石灰石、萤石、硅石、电气石、叶蜡石等非金属矿产资源，其中巴林石已成为四大国石之一。 全市现有探矿权900余个、采矿权857个，建成了敖汉旗转山子金矿、敖汉旗金厂沟梁金矿、松山区柴胡栏子金矿、喀喇沁旗大水箐金矿、克什克腾旗巴彦达巴银矿、克什克腾旗银都矿业银多金属矿、巴林左旗白音诺尔铅锌矿、巴林左旗红岭铅锌矿、巴林左旗双尖子山银多金属矿、林西大井子银铜矿、阿奇敖伦花铜钼矿、克旗黄岗梁铁矿、克旗韦拉托铅锌矿、元宝山等一大批重点矿山企业。煤矿。主要矿产资源已探明储量有：金271.3吨、银3.4万吨、铜87万吨、铅552.8万吨、锌907.4万吨、钨14.9万吨、锡84.5万吨、钼41.5万吨、铁5.9亿吨、煤30亿吨。
赤峰市地域辽阔，自然资源丰富，生物多样性多样，许多地区自然风光秀丽、山川奇异。自2017年12月国务院正式批准赤峰市为第一个大理诺尔国家级自然保护区以来，到2023年底，全市将建成各级各类自然保护区28处。其中国家级8处、自治区级9处、市级3处、旗县区级8处。自然保护区面积110.6万公顷。其中国家级67万公顷、自治区级25.2万公顷、市级4.1万公顷、旗县区级14.3万公顷。