* Địa hình Địa hình thành phố là dạng chuyển tiếp giữa đồng bằng và miền núi trung du Bắc bộ, có đồng bằng, xen kẽ các dải đồi thấp, sườn có độ dốc thoải. Hướng dốc chính của địa hình theo hướng Bắc-Nam và các hướng dốc từ hai phía Đông và Tây vào sông Thương nằm giữa lòng thành phố với dòng chảy theo hướng Bắc-Nam. Địa hình thành phố khá bằng phẳng, phía Bắc là dạng địa hình đồi thấp xen kẽ các khu vực canh tác, bị chia cắt nhiều bởi các ngòi nhỏ. Cao độ địa hình khu vực ruộng canh tác biến thiên từ + (2¸3,5)m, khu vực đồi núi từ +(90¸240)m. Vùng đồng bằng có cao độ phổ biến + (4 ¸10)m, xây dựng khá thuận lợi. Vùng đồi núi bao quanh thành phố (dãy núi Nham Biền (Đồng Sơn), hệ thống đồi Quảng Phúc (Song Mai)) vừa tạo cảnh quan phong phú vừa che chắn gió bão cho đô thị, là điều kiện thuận lợi để khai thác phát triển du lịch, thể thao, cảnh quan và tâm linh cho thành phố.
* Khí hậu
Thành phố Bắc Giang có đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa và mang tính chất khí hậu vùng Bắc bộ nóng ẩm; hàng năm có 4 mùa Xuân, Hạ, Thu, Đông. Mùa Xuân và mùa Thu là hai mùa chuyển tiếp có khí hậu ôn hòa, trong khi đó mùa Hạ nóng ẩm, mưa nhiều, mùa Đông lạnh giá, mưa ít.
Một số nét đặc trưng về khí hậu của thành phố:
- Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình cả năm khoảng 23,3oC. Chênh lệch nhiệt độ giữa tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất khoảng 35 - 36oC (nhiệt độ cao nhất có năm là 39,5oC và thấp nhất là 4,8oC).
- Độ ẩm: Độ ẩm không khí trung bình hàng năm khoảng 79 - 81%. Độ ẩm của các tháng mùa mưa cao hơn so với các tháng mùa khô.
- Mưa: Tổng lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1.558 mm. Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, chiếm 80-85% tổng lượng mưa hàng năm; trong đó tập trung chủ yếu vào các tháng 7, 8, 9. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau. Các tháng 1, 2 hàng năm thường có mưa phùn cộng với giá rét kéo dài do ảnh hưởng của các đợt gió mùa Đông Bắc.
- Gió: Chế độ gió mang sắc thái của gió mùa khu vực Đông Nam Á rõ rệt. Gió Đông Bắc về mùa Đông (từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau) và gió Đông Nam về mùa Hè (từ tháng 4 đến tháng 10). Vào những tháng 7 đến tháng 9 có bão lũ gây ảnh hưởng lớn đến đời sống và sản xuất trong vùng.
* Thủy văn
Thành phố Bắc Giang chịu chế độ thuỷ văn sông Thương. Sông Thương bắt nguồn từ vùng núi có cao độ từ 500 – 700 m của huyện Chi Lăng tỉnh Lạng Sơn chảy qua các huyện Yên Thế, Lạng Giang, Tân Yên thành phố Bắc Giang.
Mực nước lớn nhất: +7,49m (1971), với tần suất (P = 5%). Mực nước trung bình nhiều năm: +4,04m, với tần suất (P=99%). Mực nước nhỏ nhất: - 0,36m trong mùa khô. Lưu lượng lớn nhất trong các tháng mùa lũ đạt từ (660¸4100)m3/s: nhỏ nhất trong các tháng mùa khô (0,16¸0,24)m3/s:
Nhìn chung, thành phố Bắc Giang nằm trong vùng có điều kiện khí hậu, thời tiết tương đối thuận lợi cho việc phát triển sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, du lịch và đời sống sinh hoạt của nhân dân.