地质：地质结构属山东地块太古代泰山群体。主要有黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、变粒岩，普遍受中高级区域变质作用，经强烈混合岩化和花岗岩化，年龄约25亿年。

地貌：辖区地处泰山北麓低山丘陵和鲁西北黄河冲积性平原。南部多为低山丘陵，西部、北部地势平坦，依次为低山、丘陵、山后倾斜性平原。最高点为南部青桐山，海拔754.7米；最低点为北部倾斜性平原，海拔30米。

山脉：全区主要有概子山、马鞍山、英雄山、郎茂山、青龙山、簸箕山、马武寨北峰、狼窝顶山、北山、青桐山、顶沟峪、半偏山、珍珠山。青桐山最高，海拔754.7米；白马山最低，海拔89米。

河流：辖区共有河道16条，分别为玉符河、陡沟、大涧沟、石青崖河、龙窝沟、广场东沟、民生大沟、广场西沟、西南圩子壕、机床二厂沟、兴济河、十六里河、搬倒井河、韩庄河、前龙窝沟、九曲沟。

植物资源：市中区山岭植被分栽培和野生两类，计千余种。人工栽培植物主要包括农作物和人工营造的乔灌类林木。人工栽培的树种主要有侧柏、黄栌、杏、柿子、苹果、核桃、石榴、香椿、花椒，野生植物一般荒山以黄荆、酸枣为主，土层稍厚的有黄背草、茅草和五加皮。

矿产资源：辖区矿产资源主要有石灰岩和黏土，其中可开采的石灰岩矿分布于党家街道凤凰山。有矿山开采企业1家。凤凰山矿区由省自然资源厅直接发证，市中区自然资源局属地管理，采矿许可证2017年5月份到期未再延续。

气候：辖区属暖温带大陆性季风气候区，春季干燥少雨，多西南风、南风，夏季酷热多雨，秋季天高气爽，冬季严寒干燥多东北风。年平均气温14.8℃，年平均降雨量592.5毫米。常年主导风向为东北风、西南风，年平均风速3米/秒，风力2～3级。每年4月风速最大，平均风速4.3米/秒。