延安的地貌主要以黄土高原、丘陵为主。延安市地势西北高东南低，平均海拔在1200米左右。北部的白于山海拔1600到1800米，最高点在吴旗县五谷城乡的白于山顶，其海拔大概在1809.8米；最低点在宜川县集义乡猴儿川，其海拔大概在388.8米，两地相对高差有1421米。
延安市属于温暖带半湿润易旱气候区，全球气候变化受季风环流的影响。春季干燥少雨，气温回升比较迅速，并且还有大风、扬沙等天气；夏季炎热多雨，降水量比较充沛；秋季降温比较明显，当地多阴雨以及大雾天气；冬季的时候，雨雪稀少，当地比较寒冷干燥，并且多西北风。