源城区是河源市辖区，是中共河源市委、市人民政府所在地，河源市的政治、经济、文化中心。位于广东省东北部，河源市的最南端。以老城区为中心，东与紫金县临江镇接壤，南至埔前镇，与博罗县石坝镇相邻，西与东源县新港镇交界，北与东源县仙塘镇相连。源城区地理坐标处于东经114°31′34″至114°45′4″，北纬23°31′21″至23°51′之间。源城区处于经济发达的珠三角地区与贫困山区的结合部， 总面积361.5平方公里。
源城区位于东江、新丰江交汇处，河源盆地内。区内北部为东江和新丰江冲积而成的东埔小平原，中部为丘陵，南部为东江冲积而成的埔前小平原，西部为低山丘陵区。总体地势为东低西高，最高在西端的桂山，海拔最高1056米，最低在东江双头村，海拔在46米，境内最大相对高度差为1010米。
境内地貌形态与构造、地层、岩石等有关，是内外动力地壳作用的结果，按成因可分为构造侵蚀，剥蚀侵蚀，侵蚀堆积三种成因类型，地貌形态主要表现为低中心、低山地貌，主丘陵地貌，低山着地地貌，河谷平原地貌等。
境内地层主要包括中新界侏罗系、白垩系、新生界和第四系，主要分布于区内的西南部，中东部及东北部一带。岩性主要为沉积碎屑岩类，大山碎屑岩类和松散岩类。裸露总面积约278.2平方公里，占规划区总面积76.26%。
地质构造位于佛冈—新丰江纬向构造带与华夏黄河大断裂构造带的复合地段，形成以北东向构造为主。南北向构造为东南山构造体系格向，并伴随有多动强烈的岩浆流动，尤以中生代燕山中酸性岩浆广泛侵入为主。区内出现的构造有桂山尾向斜，河源断裂，人字石断裂。
水文地质与地质构造条件相应，地下水分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水、基岩裂隙水3种基本类型。
工程地质特征与地质、构造地貌及地睛水活动等密切相关，岩土体可分为花岗岩类岩组、碎屑岩组、膏盐含钙质岩组、冲洪积土岩组及残坡层土岩组等。
源城区的地质灾害主要有水土流失、水库淤积、地震、崩塌滑坡、泥石流等。
源城区恐龙化石地质遗迹拥有大量的出土恐龙蛋化石，还有恐龙骨骼化石、恐龙脚印化石，为世界罕见的集恐龙蛋、恐龙骨骼和恐龙脚印化石“三位一体”的埋藏地。 源城区境内的河流，统属于珠江水系的东江干流水系。一级支流新丰江和东江干流穿越境内，两江河段（源城）的河流比降落差不大，流速较缓慢，河面较宽阔。除东江、新丰江河段外，源城区还有埔前河、七磜河、木京河，高塘水、赤坑水、洪洞水、万洞水、蓝田水，香车河、双下水等河流10条，其集水面积不大，均在100平方公里以下。其中埔前河、七磜河、香车河是源城区较大的河流，集水面积都在40平方公里以上。
东江：是广东省重要的四大水系之一，发源于江西省寻邬县桠髻钵山，源区包括寻乌、安远、定南三县，上游称寻乌水，在广东省的龙川县合河坝与安远水汇合后称东江。自东北向西南流入广东省境内，经河源市龙川县、东源县，在源城区埔前双头出境，进入博罗、惠州市区、东莞市，最后注入狮子洋。干流全长562公里，流域面积33913平方公里。源城区的东江河段全长为25.8公里，河面宽350米至450米之间。
新丰江：新丰江俗称小江，是东江西岸的一级主支流，发源于新丰县的玉田点兵，自东向南流入东源县的半江镇，进而流入新丰江水库。出库后流经源城的双下村、庄田村、市区，在尖沙嘴汇入东江。新丰江全长163公里，集雨面积5734平方公里。新丰江源城段为8.45公里，河面平均宽为300米左右。新丰江水经新丰江水库净化调节，使河水清澈，水质良好，达国家地面Ⅰ级水标准，是源城区人民生活、工业用水的主要水源。
埔前河：埔前河位于源城区南部，属东江一级支流，发源于桂山山脉尖顶山，经博罗石坝镇属的大水坑流入埔前镇的径背林场、陂角村、埔前圩至双头村流入东江。流长29.2公里，在源城区内河段长20.4公里。流域内以小坑陂为界，划分为山区和平原区两部分，小坑陂以上为山区，集水面积50平方公里，河床平均坡降为0.022，山嵩陟峻，耕地稀少，小坑陂以下为平原区，集水面积40平方公里。
七磜河：七磜河位于源城区中南部，属东江右岸一级支流，是一个面积为55平方公里的近似椭园型流域。主河道自桂山发源处流经磨沟咀、合水口、牛径、七磜至龙潭口汇入东江。全长21.5公里，落差552米。河的中上游河床深窄，落差较大。该段10.5公里河床落差达510米，占全流域的92.3%。河的下游地势平坦，河床较宽阔，比降不大。
香车河：香车河位于市区北部，是新丰江出口段左岸一级支流，属东江二级支流，流域面积48.25平方公里，主河香车水发源于境内石芽头，流经香车、南板桥、白岭头、黄屋、市区汇入新丰江，全长13.95公里。其左侧有一大支流黄子洞水，全长8.85公里，在主河出口段与主河汇合流入新丰江。
