流域内地势由西向东倾斜，南面以雁荡山为屏，有括苍山、大雷山和天台山等主要山峰，其中括苍山主峰米筛浪高达1382.4米，是浙东最高峰。椒江水系由西向东流经市区入台州湾。沿海区有椒北平原等三大平原为台州主要产粮区。
源头至上游仙居县内，永安溪自西向东穿流而过，境内全长116公里。两岸支流平行排列，自南、北向主流汇集。全县地形从外向内倾斜，略向东倾。各支脉斜交、层叠，构成多级梯状平台。平台上缓丘起伏，围限成大小不等、错落相间的谷地和盆地，适宜农耕。其中下各、城关、田市、横溪等4个河谷平原面积较大。其河谷底部大多在海拔100米以下，地面略有起伏，是本县水稻和经济作物的重要地区。丘陵山地多由火山岩和碎屑岩组成，全为中生代和新生代产物。受构造运动的影响，断裂和节理较为发育，相变强烈，岩性复杂。在漫长的地壳演变中，形成多变的山岳景观。奇峰幽洞，比比皆是。著名的仙居八景：“南峰钓艇”、“东岭晓钟”、“石龙霖雨”、“水帘瀑布”、“景星望月”、“锦凤冲霄”、“麻姑积雪”、“苍岭丹枫”，各领风姿，令人神往，骚人墨客，游迹遍至。清翰林院编修潘耒记道：“天台深幽，雁荡奇崛，仙居兼而有之。”
气候属亚热带季风区，温暖湿润，四季分明。年平均气温为17.2C°，1月份平均气温为5.6C°，7月份平均气温为28.5C°。由于地形复杂，位置不同，各地气温略有差异。全年无霜期240天左右。雨量充沛，历年平均降水量为1376.8毫米，呈双峰型分布，前峰为梅雨，后峰为秋雨。6月是全年降水最多的月份，达233毫米；11月是全年降水最少的月份，只有75.9毫米。降水的空间分布也不均匀，南部多于北部，东部多于西部。温暖湿润的气候，不仅有利于双季稻和玉米等粮食作物的种植，也有利于发展茶、桑、油茶、柑桔等经济作物。但盛夏伏旱，梅雨季与台风季的暴雨以及冷空气带来的低温霜冻，对农业有严重影响。
仙居历史悠久。4000多年前，在永安溪中下游两岸的河谷平原上，就已聚居着仙居人的祖先——瓯越族人。 战国时，仙居为越国领土。秦统一全国后，属闽中郡鄞县回浦乡。东汉时，仙居已是国内高僧名道涉足之地，兴平元年(194)建造的“石头禅院”，遗址尚存。东晋穆帝永和三年(347)，仙居立县，名乐安。隋、唐间几经废置，至吴越宝正五年(930)，改名永安。宋时，仙居是国内著名的宗教圣地之一。宋真宗以其“洞天名山屏蔽周卫，而多神仙之宅”，诏改今名。
上游天台县境内，天台山脉由县西向东北蜿蜒，西南绵亘大雷山脉，形成四面环山中部较为平坦的丘陵盆地。东部最高的苍山顶海拔1113米，北部华顶山海拔1110米。始丰溪两岸河谷平原海拔50-120米。天台盆地呈三角形，低山和丘陵占全县总面积81%，河谷平原和台地占19%。溪流分属椒江、曹娥江、白溪、清溪、珠游溪5个水系。始丰溪贯穿天台盆地，全长132.7公里（境内长68.5公里），流域面积1610平方公里（境内流域面积1111.54平方公里）。天台县，以境内天台山得名，东连宁海、三门，西接磐安，南邻仙居、临海，北界新昌。地处北纬28°57′02″-29°20′39″、东经120°41′24″-121°15′46″之间。东西长54.7公里，南北宽33.5公里，总面积1420.70平方公里。
天台县属亚热带季风气候，雨量适中，温和宜人，年平均气温16.8℃，降雨量1320mm，适宜多种作物生长。县地处台州、宁波、绍兴、金华等四地区的交接地带，国、省道和县、乡公路纵横交错，“上三线”（上虞至三门）高速公路贯穿全境，交通十分便利。天台县属于中亚热带季风气候区，具有四季分明、降水丰富、热量充足的气候特征。又因四周山体环绕，中间低平，小区域气候特征显著，带有一定的盆地气候色彩。
汉晋之际，高道葛玄、名僧昙猷先后来天台山建筑庵传法。陈隋高僧智居天台22年，建12刹，开创佛教天台宗，成为影响海内外的一代创教大师，于是天台山就成为佛教天台宗的发祥地。唐朝，僧一行抵国清寺学算编写《大衍历》；诗僧寒山子隐居天台70余年，晚年曾来苏锡一带，有《寒山集》传世。（现在，欧美等国已掀起一股寒山研究热。）最澄等90多位日本僧人来山求法，使天台山名声远播。此后，日本、高丽（朝鲜半岛）僧人来山求法礼佛者不绝于途，国清寺被日韩等国奉为佛教天台宗的祖庭。宋朝，张百端开创道教紫阳仙派，后世尊为道教南宗始祖，桐柏山遂成为中国道教南宗的本山。赤城山玉京洞和灵墟、司马悔山也分别载入道书成为天下第六洞天和第十四、六十福地。禅僧济公降生于天台城关，他擅长诗文，戏佞济贫，被民间尊为“活佛”。现在，济公出生地石墙头建有济公亭，济公少年读书处赤城山建有“济公佛院”。梵宫道院既为胜境增彩添色，又使天台山获得了“佛宗道源”的美誉。天台山文化不愧为中华民族传说文化的集中体现的一个缩影，是儒释道“三教合一”的一个典范。“佛国仙山”还造就了无数神奇的传说。千古流传的汉朝刘晨、阮肇采药遇仙故事就发生在这里。
中游临海市境内，以山地和丘陵为主，地势自西向东倾斜。浙江省第三大水系——灵江，由西向东横贯本市中间掠过。从仙居县而下永安溪，从天台县而下的始丰溪，在临海西边的版图上，成“Y”形，在永丰镇三江汇合，进入灵江。括苍山、大雷山、桐峙山等3支山脉，逶延盘踞在境内西部、南部和北部。西部有大雷、赤峰、羊岩诸山环立，海拔在700～1200米之间。中部是断陷盆地，东部为滨海平原，地势平坦。境内峰峦层叠，山丘延绵，河流阡陌纵横。属亚热带季风性湿润气候，四季分明。年平均气温17℃，全年积温5370℃，无霜期241天，平均蒸发量1231.4毫米，属湿润地区。1月平均气温5.8℃，7月平均气温28℃；年降水量1550毫米，5～6月为梅雨季节，7～9月以晴天为主，夏秋之交台风活动较频繁。
从夏朝开始，临海境内就有人类活动和属地演变情况。夏、商、周时，临海属瓯地，春秋时属越地；战国时属楚；秦统一六国后，属闽中郡；西汉始元二年(公元前85年)置回浦县，为东部都尉治，属会稽郡，县治于章安，属会稽郡。公元222年，分章安北部置始平县，分西部及永宁县部分境域置临海县；公元257年，分会稽郡东部置临海郡，郡治在章安；公元323年，临海郡辖章安；公元589年，隋开皇九年废郡，章安、始丰、宁海、乐安并入临海县，属处州，十一年(591年)移县治于大固山；公元1227年，设台州路总管府；公元1368年，台州路改为台州府，隶属浙江省。自唐至清，临海历来为台州的州、郡、路、府治所。1949年5月，临海解放，同年10月，成立台州专区，驻地在临海。1994年台州撤地设市，临海一直为台州地区行政公署驻地。1986年3月，国务院批准临海撤县设市。
下游黄岩区境内，东部属于温黄平原，为丰饶的鱼米之乡；西部为丘陵山地，主要山脉有括苍山支脉和北雁荡山余脉，自西向东延伸，拥有丰富的森林资源和铅、锌及花岗岩等矿产资源。境内百条溪流纵横，第一大川永宁江干流全长77公里。大型水利工程长潭水库设计总库容为6.91亿立方米，灌溉黄岩、椒江、路桥、临海、温岭5市（区）百万亩农田，解决三百多万人民生活用水。城区永宁江、南官河、西江河、东官河“一江三河”穿城而过，方山、翠屏山、松岩山众山环绕；西部山区是台州城市的后花园和生态屏障。境内大寺基森林公园总面积2.41万亩，森林覆盖率高达97.3%，长潭水库总面积42平方公里、总库容达7.32亿立方米。著名风景区有划岩山、黄岩大瀑布群、富山大裂谷、浙东十八潭、船山大峡谷、松岩山、黄岩石窟、九峰公园、永宁公园、院桥鉴洋湖国家湿地公园等。其中九峰山和松岩山旅游风景区被载入《中国名胜词典》，划岩山被评为省级风景区。
黄岩故地在夏、商、周为东瓯地，春秋战国为东瓯王国，秦代属闽中郡，汉代属回浦县、章安县、永宁县，三国、两晋至南朝属临海县，唐代上元二年（657）始设永宁县，唐武后天授元年（690）改名为黄岩县，因中国道教名人王方平隐居之山顶有黄石而得名。1980年析东部以工业重镇海门为主的海门区、海门镇、大陈镇和东山公社，成立海门特区（过二年撤海门特区设椒江市）。1982-1984年，划归椒江市。1989年11月，经国务院批准设立黄岩市（县级市）。1994年12月，台州地区撤地易地设市，黄岩撤市设区（县级），所辖东部沿海经济发达的路桥、金清、新桥、横街、蓬街、下梁、峰江、桐屿、黄琅、螺洋共8镇2乡划出设立路桥区，同为台州市的主体城区之一。自此，原黄岩县全境一分为三（三区：黄岩、椒江、路桥）成为台州市市区，撤市分区后的黄岩，总人口56.73万，面积988平方公里。
黄岩历史悠久。自古有“小邹鲁”之美誉，史有“十八进士共一家”之盛，曾产生“南宋第一相”杜范、诗人戴复古、文史学家陶宗仪等一大批俊杰贤人。近代以来更是人才辈出，涌现了“两弹一星”功勋陈芳允、中国植物生理学创始人之一罗宗洛等8位黄岩籍“两院”院士，以及革命家、艺术家陈叔亮等。境内文物古迹众多，拥有五代沙埠青瓷窑址、北宋始建瑞隆感应塔、瑞岩净土寺塔、五洞桥、孔庙等5处省级文保单位，以及委羽山中国道教“第二洞天”、佛教日本曹洞宗祖庭瑞岩寺、翠屏山朱熹讲学堂遗址等名胜古迹。博物馆馆藏文物达8000余件，其中国家一级文物85件，拥有量居全省各县市区前列。5部馆藏古籍善本入选首批国家珍贵古籍名录，黄岩翻簧竹雕入选国家级非物质文化遗产名录。以盛产“黄岩蜜橘”、“东魁杨梅”驰名中外，早在1700年前的三国时代就开始种植柑橘，是世界宽皮柑橘和东魁杨梅的始祖地，获得“中国蜜橘之乡”和“中国东魁杨梅之乡”的美誉。被誉为“中国茭白之乡”、“中国紫莳药之乡”。
入海口椒江区境内，东濒大海，西接黄岩，北界临海。海域面积600平方公里，椒江水域16．89平方公里，内河水域面积59．24平方公里。椒江区域属浙东最大的温黄平原北部。地貌主要类型为沿海海积平原，占土地总面积的65%。余为低山丘陵、滩涂和海岛。属中亚热带季风区，气候受海洋水体调节，较同纬度内陆地区温和湿润。四季分明，降水丰沛，热量充裕且雨热同季，夏鲜酷暑而冬无祁寒。椒江将辖区分为椒北水系和椒南水系，有主干河道82条，总长度359．24公里。除椒江系自然河流外，平原河流大多由人工开凿而成，呈纵横经纬格局，灌溉方便，一派江南鱼米之乡景象。
椒江就有古人类居住，在山麓带从事原始渔猎生活。 先秦时期，统称越地，属闽中郡。 公元前85年，即西汉始元二年，在章安设立回浦县，同时为东部都尉治所。属会稽郡，隶扬州。辖境大致相当于此后的温州、台州、处州三府。 东汉建武（25~56）年间，改回浦县为章安县。阳嘉元年（132）农民起义军曾旌攻克章安，朝廷下令浙南各县驻兵防守，为中国历史上沿海地区始有地方驻防军队的最早记载。 章安历史上作为浙东南沿海的重要政治、经济和文化中心，港埠兴旺，人文荟萃。佛教文化始传入境内，中国佛教天台宗的创始人之一灌顶和尚，即为章安无碍寺出家的僧人。高宗赵构从舟山移驻章安，并游览枫山清修寺。此外，宋代的著名女词家李清照、民族英雄文天祥等，都曾至椒江。 元至正八年（1348），黄岩方国珍起事，义军出入椒江沿海，在中国东南率先揭起反抗元王朝的大旗。 明嘉靖（1522~1566）间，连年倭寇入侵，参将戚继光率戚家军数次驰援，驻守海门，终于荡平剧寇。座落东山西麓的戚继光庙，是全国著名的抗倭纪念古建筑遗存之一，也是椒江最具历史人文教育意义的古迹。 清代自康熙二十二年（1683）解除海禁以来，沿海经济迅速恢复。时在葭沚设立海关机构，后迁海门，称台大关。并加强海防建设，大力兴修水利，筑塘围垦，开发沿海滩涂资源。又从18世纪中叶起，葭沚商埠渐兴，一度形成闽货的主要集散地。同时，台州列岛得到进一步开发，大陈形成浙东沿海岛屿最兴旺的渔业集镇，居民最多时达万余人。清末，海门港正式辟为商埠，于光绪二十七年（1910）建立最早三安川码头，开通椒江至上海、宁波、温州等客货航线，并创办各类实业。货商毕集，市场兴旺，成为台州最繁荣的港埠。至民国间，遂有小上海之称。
