呼和浩特境内主要分为两大地貌单元，即：北部大青山和东南部蛮汉山为山地地形。南部及西南部为土默川平原地形。地势由北东向南西逐渐倾斜。海拔最高点在大青山金銮殿顶部，高度为2 280米，最低点在托克托县中滩乡，高度为986米，市区海拔高度为1 040米。大青山为阴山山脉中段，生成很多纵向的山脉山峰。境内，由西向东主要山峰有九峰山、金蜜殿山、蟠龙山，虎头山等，东南部是蛮汉山。　　

河流有大黑河、小黑河、什万立米水磨沟，流域面积1 380.9平方公里，沟长68.2公里，年平均径流量4 972万立米.1958年在沟口兴建红领巾水库1座，库容1 650万立米，灌溉面积11万亩。哈拉沁沟，沟长55.6公里，流域面积708.7平方公里，年均径流量2 622万立米。全市河流总长度1 075.8公里，河网密度为0.177公里／平方公里。　　

呼和浩特属中温带大陆性季风气候，四季气候变化明显，差异较大，其特点：冬季漫长严寒，夏季短暂炎热，春秋两季气候变化剧烈。年平均气温由北向南递增，北部大青山区仅在2℃左右，南部达到6.7℃。最冷月气温-12.7～16.1℃；最热月平均气温17～22.9℃。平均年较差为34.4～35.7℃，平均日较差为l3.5～13.7℃。无霜期：北部山区为75天，低山丘陵区110天，南部平原区为113～134天：日照年均1 600小时。降水量：年平均降水量为335.2～534.6毫米，其地域分布是西南最少，年雨量仅350毫米；平原区在400毫米左右；大青山区在430-～500毫米；最多是大青山乡一前响村，年均降水达到534.6毫米，其次是井乡，年均降水量为489.3毫米，最少是在南坪乡、黑城乡、新营镇一带，年均降水量仅为335.2～362.8毫米。