地质 在大地构造上，铜川属于中朝准地台（一级构造单元）上的鄂尔多斯台向斜（二级构造单元）东南缘渭北隆起带（三级构造单元）。近东西向的渭河地堑切割了鄂尔多斯台向斜与“秦岭地轴”（二级构造单元）之间的固有联系，使铜川地区形成具有地台与断陷构造过渡性质的叠瓦式断块和南升北降的断阶；在地貌上形成南部、西部低山与该区的残原梁峁。 铜川既有鄂尔多斯台向斜南移和“秦岭地轴”南北向侧压，又有渭河地堑张力影响，在区域应力场作用下，构造形迹方向纷纭。其基本构造格架是：以东西向（280—300°）和南北向（10—30°）构造带为主体，将铜川分为大小不等的块状镶嵌而成的断块式构造。由于块体深层的构造差异和物质组成及各块区边界条件的不同，在演变的地应力场作用下，形成了多方向性的构造带，其规模不一，序次不同。 地貌 铜川地貌结构比较复杂，山、原、梁、峁、沟谷、河川均有分布。境内山峦纵横，峪谷相间，台原广布，梁峁交错，形成一个不规则的网状结构。最高点位于市辖区北部、宜君县境内的庙山，海拔1734.2米；最低点位于耀县楼村乡张家坪的赵氏河谷地，海拔536米。全市呈西北高、东南低的倾斜地势。 气候 铜川年平均气温为8.9—12.3℃，由东南向西北呈递减趋势。极端最高温度出现在南部台原区，为39.7℃（1972年6月11日）；极端最低温度出现在西北部山区，为—21℃（1956年1月7日）。山区气温随地势升高而递减：地势每升高100米，平均气温下降0.59℃。铜川气温的特点是：冬季寒冷，夏季炎热，春季升温较快，秋季降温迅速，气温日较差大，昼夜温差大。　　铜川日平均气温大于或等于0℃的时期为喜凉作物生长季节，积温3546.4—4613.9℃；大于或等于10℃的时期为喜温作物生长期，积温为2814.6—4013.2℃；大于或等于20℃的时期为作物迅速积累干物质的时期，积温为620—2474.6℃。在地区分布上，由东南向西北递减，南北相差悬殊。年内分布不匀，年际波动较大，等于或大于0℃的积温年较差在557.2—604.4℃之间。大于或等于0℃的积温84%集中于4—9月；大于或等于10℃的积温90%集中于5—9月。 水文 铜川山高沟深，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。主要分为两大水系：石川河水系、洛河水系。