西安地处关中平原中部，位于黄河流域关中平原南部。
西安的地形由渭河平原、陕北黄土高原和秦岭山脉三部分组成。渭河平原位于关中平原的中部，是陕西省面积最大的地区，也是中国最具有开发潜力的地区之一。陕北黄土高原位于关中平原的北部，是陕西省的粮仓和棉花基地。秦岭山脉位于关中平原的南部，是陕西省的天然屏障。
西安所在的地形决定了它的地理环境。渭河平原气候温和、雨量充沛，土地肥沃，适合农耕经济的发展。陕北黄土高原则水土流失严重，生态环境脆弱，但也拥有丰富的矿产资源。秦岭山脉则阻挡了冬季南下的寒潮，为西安提供了较为温暖的气候条件。