地质 商州境内地层除奥陶、志留系外，从元古界至第四系均有出露。　　元古界分布于商州腹部地区及北部边缘地带。以中酸—中基性火山岩为主，间夹硅质硫酸盐岩、变质石英砂岩、片岩、砾岩等，为商州有色金属矿藏的主要赋存层位。　　中生界三迭系分布在看山寺—大河面一带的断陷带内，岩性为砂岩、页岩、炭质板岩及中酸性凝灰岩，局部夹有劣质煤线;侏罗—白垩系，分布于金陵寺镇至大赵峪一带，以砂砾岩为主夹灰岩、炭质页岩及煤线。　　新生界第三系为红色砂砾岩，主要分布于大荆、李庙、腰市、郭村以及城区沿丹江两岸至夜村一带。第四系为亚粘土、砂砾层所组成。 地貌 商州地貌是东秦岭山地地貌的组成部分，是一个结构复杂的以中、低山为主体的土石山区，地势西北高、东南低。全市最高点秦王山海拔2087米，最低处两岔口刘一村南湾海拔543米，相对高差1544米。 境内主要山系，西北有秦岭主脊通过，北有蟒岭横亘，南有流岭逶迤，中有熊耳雄踞，构成了北、西、南三面高崇，向丹江河谷倾斜的趋势。登高远眺，由丹江河谷向两侧山脊地貌呈层状起伏。 山岭交错、千沟万壑的地貌形态与地质构造和岩性有着密切的关系。北部及西部是比较古老而坚硬的岩层地区，山势巍峨陡峻，不少地方出现悬崖峭壁;南部是质坚而脆的岩层地区，节理发育，地势突兀。黑山、北宽坪等地是花岗岩分布区，流沙严重，山势浑园，状若馒头。丹江沿岸和大荆、腰市两处凹陷盆地分布的杂色砂砾岩，为丘陵地带，山势低矮和缓，岩石风化强烈，水土流失比较严重。丹江及主要支流南秦河、金陵寺河、大荆河、腰市河沿岸为河流堆积区，地面平坦，地势开阔，土地肥沃，为传统的主要农耕区之一。 沟大、沟多、沟深、石多、土薄的岭谷地貌，使商州农耕地分布零散，低产田多，农田水利基本建设难度大，给发展农业生产带来困难。但山大、山多亦为发展林、牧业提供了有利条件。 土壤 由于受山地地形高差变化的影响，以垂直分布为主，兼有以丹江河谷为中心的东西向条带分布规律。垂直分布在海拔1300米以上的山地，桦木林地，华山松及栎类混交林地多为棕壤。脚坡垦殖后为石碴土，两山之间的沟谷底部为淤土或潮土。海拔1000～1300米的油松与栎类林下，是粗骨性褐土向粗骨性棕壤的过渡地带，河道两侧为淤土、潮土或少量水稻土。海拔700～1000米为褐土地带，坡地多为褐土性土，塬地为淋溶褐土。海拔543～700米多为淤土、潮土和水稻土。由于地形切割破碎，人为经济活动程度不一，垂直分布规律无绝对高程界限，呈犬牙交错状分布。条带分布丹江自西北流向东南，形成全市最大的川道谷地。沿丹江两岸，由成土母质河流冲积物发育形成一条淤土带。川道人口密集，在人类经济活动的影响下，淤土发育成不同土种，以村庄为中心向四周呈现出水平分布的规律。近村土壤多因施用有机肥，精耕细作，土壤肥力高且颜色发黑。稍远则肥力降低，颜色发红或发黄。更远则为肥力瘠薄的红沙土或淤沙土。 气候 商州地处中纬度，西北有秦岭天然屏障，冷空气不易侵入，向着东南开口的山川地形，有利于暖湿气流伸进，因而形成了暖温带南缘过渡带季风性、半湿润山地气候。其特点是一年四季分明，冬春长，夏秋短，水热同季，气温、降水年际变化大，旱涝风雹灾害多。受山地地貌影响，气温随海拔增高而递减。多年平均气温东南高，西北低。降水垂直差异显著，川道少于山地，高山多于低山。多年平均降水由东南及中部河谷川道向四周山区明显递增，具有显著的山地主体气候特征。