介于东经105°29′—111°15′,北纬31°42′—39°35′之间,地势呈南北高、中间低,由高原、山地、平原和盆地等多种地貌构成,地跨黄河、长江两大水系,横跨三个气候带,北部长城沿线属中温带季风气候,关中及陕北大部属暖温带季风气候,陕南属北亚热带季风气候。
黄河流域,有河流2524条,主要河流44条;有窟野河、秃尾河、清涧河、延河、云岩河、仕望河、渭河和南洛河等。 渭河北岸的支流有金陵河、千河、漆水河、泾河等。这些河流多发源于黄土高原,源远流长、比降小、含沙量大。渭河南岸较大的支流有黑河、沣河、灞河等,均发源于秦岭北坡,这些河流源短水急、谷狭坡陡、水流清澈、含沙量小。
在陕境内的长江流域,有河流1772条,主要支流78条。主干汉江和较小的主干河流丹江皆流动于纵向峡谷之中,汉江的褒水、湑水等皆下切成横向峡谷,而上述这些河流的小支流却又在较小的纵向峡谷中流动,还有一些更小的支流下切成一系列纵横交替的小峡谷。嘉陵江源流的东河,以及嘉陵江的一些支流,穿过微县红色盆地,并切穿盆地两侧的一系列峡谷。丹江首先流经洛南红色盆地,然后穿过一系列峡谷,最终流过商南红色盆地。汉江两次流过安康红色盆地,从而形成了一个巨大的弓形曲线。汉江的支流如任河和银河,与丹江的支流如老君河、武关河和清油河,它们都是切过新生代红色盆地或侏罗系含煤盆地的横向河流。
境内湖泊稀少,除秦巴山地有散见湫池外,主要分布在陕北长城沿线风沙滩区。