山西地形比较复杂。既有山地高原、又有丘陵盆地。其中山地面积占全省总面积的40%，丘陵占40.3%，平原和台地仅占19.7%。省内除中南部的几个盆地和谷地地势较低以外，海拔大都在1000米以上，与其东部华北大平原相对比，呈现为强烈的隆起形势。境内高低起伏异常显著，最高的五台山之台北（叶头峰）海拔达3058米，最低在垣曲县东南的西阳河入黄河处，海拔仅180米，高低相差2800多米。总观全貌，两侧为高山隆起，中部为多字形断陷盆地。整个地形地貌可明显的分为三部分:东部山地、西部高原山地和中部裂陷盆地。东部山地分布于省境的东部和东南部，以太行山脉为主，自北而南尚有恒山，五台山、系舟山、太岳山、中条山、王屋山。除太行山、太岳山呈近南北走向及王屋山呈北西-南东走向外，其他诸山均为北东-南西走向，海拨均在1500米以上。恒山主峰（北岳）为我国五岳之一，五台山也为我国名山，是四大佛教圣地之一。在上述山地间还有一系列山间小盆地，如广灵、灵丘、阳泉、长治、晋城等盆地；西部高原山地分布于本省的西部和西北部，以吕梁山脉为骨干，总体走向近南北向，但其以北的云中山、芦芽山、管涔山、洪涛山及以南的火焰山均呈北东-南西走向。吕梁山脉主峰关帝山海拨2831米，一般山地也在海拨1500米以上。吕梁山脉以西至黄河谷地之间为黄土高原，海拨在800-1400米之间，其北部多呈黄土丘陵，惟南部黄土塬地貌保留较好；中部裂陷盆地，几乎纵贯全省，自北向南依次为大同盆地、忻定盆地、太原（晋中）盆地、临汾盆地、运城盆地。诸盆地呈北东东-南西西向斜列，部分地段呈北北东-南南西向。盆地底面平坦，北高南低，海拨高度由1000米渐至400米。 

山西大陆性气候比较显著，各地大陆度都在60%以上。境内气候垂直变化和南北变化显著：恒山、内长城以南属暖温带季风型大陆型气候，以北属温带季风型大陆型气候；年平均气温由50C递增至150C；冬季（一月）平均气温由-120C递增至-20C；夏季（七月）平均气温从220C递增至270C；全年无霜期4-7个月；年平均降雨量330-600毫米，多集中于夏季，多阵雨，春季多干旱。境内主要有两大水系，黄河水系的河流主要有汾河 、湫水河、朱家河、昕水河 、三川河 、沁水河、丹河 ；海河 水系的河流主要有桑干河 、滹沱河 、漳河 ，总面积15.6 万 平方公里。全省水资源总量142亿立方米/年，岩溶泉水点较多，多出露在省域边界的山区峡谷，集中排泄，又多流入外省。汾河是省内最长的河流，发源于本省北部管涔山，流贯中部盆地，至西南注入黄河。全长716公里，全年流量变化很大，洪水期和枯水期的流量相差百倍以上含 沙量大，具黄土高原河流的一般特点。

由于数百年来的人为破坏，山西植被稀疏。除中梁山、太岳山和中条山等少数地区外，山区岩石多裸露地表，黄土高原地区则水土流失严重。耕地面积主要分布于中部的五大盆地、以及山间河谷和若干山间盆地。主要农作物为小麦、谷子、玉米、高梁、水稻、马铃薯、大豆、棉花等。

山西从大地 构造上讲属中朝准地台近中央部位,称山西断隆。它北抵内蒙地轴中部,南接秦岭褶皱系,西边是鄂尔多斯台坳, 东以太行山东侧大断裂为界同华北断坳分开.山西断隆的中轴上,叠加"s''型汾渭地堑系，组成了一幅复杂的构造图案。

山西境内地层发育较全，除奥陶系上统、志留系、泥盆系、石炭系下统和中统缺失外，其余时代的地层都有分布，尤其是前寒武系和上古生界地层在中国北方具有一定的代表性。

岩浆岩类型多，分布较广泛，以侵入岩为 主，特别是中生代侵入岩 反映出多期次的特点， 与山西许多内生矿产的形成有关。

山西省矿产丰富，素以"煤铁之乡"著称。除煤、铁资源外，铜、铝、粘土、黄铁矿、石膏、石灰岩等矿产也驰名中外。丰富的矿产为工业发展创造了有利条件，已成为我国的能源，重化工基地。目前，除原煤、焦炭、重化工以外，钢、生铁、有色金属、重机、水泥、纺织、陶瓷等也有一定的基础。随着我省经济工作可持续发展，对地质勘探工作提出了更高的要求，也促进了我省矿业权市场的发展。但由于 地下资源尤其是煤炭大量开采和工业建设发展过程中，由于缺乏管理和保护措施，环境地质条件恶化现象时有发生。