【自然环境】地形略呈长心形，地势平缓。海南岛最长的河流———南渡江从海口市中部穿过。西北部和东南部较高，中部南渡江沿岸低平，北部多为沿海小平原。全市除石山镇境内的马鞍岭（海拔222.2米）、旧州镇境内的旧州岭（199.9米）、甲子镇境内的日晒岭（171米）、永兴镇境内的雷虎岭（168.3米）等38个山丘较高外，绝大部分为海拔100米以下的台地和平原。马鞍岭为全市最高点。

　　地质 海口市地质构造上属于雷琼拗陷区。中新世及上新世海南岛王五－文教大断裂以北发生断陷，形成琼北断陷盆地，堆积了巨厚的新生代（第三纪）地层，至全新世（第四纪），并有多次地震和海底火山活动，有多期火山岩穿插分布于第三纪和第四纪沉积物之中，出露于地表组成火山熔岩台地，分布面积广。上新世晚期，海岛北部地壳上升，其间也有几次火山喷发，中全新世以后，北部和东北部地壳缓慢下降，接受沉积。海口市位于琼北新生代断陷盆地中，由新生代琼北断陷盆地（为主）与琼东北隆起（东南部）构成，位于区域性近东西向、近南北向、北东向和北西向断裂的交接复合部位。地层构造属新生代以后海相、海陆交替相地层。其岩浆有侵入岩和火山岩侵入岩零星外露，火山岩大面积分布。

　　地貌 地表主要为第四纪基性火山岩和第四系松散沉积物，呈较大面积分布，滨海以滨海台阶式地貌为主，西部以典型的火山地貌为主。全市地貌基本分为北部滨海平原区，中部沿江阶地区，东部、南部台地区，西部熔岩台地区。

　　土壤 主要土壤类型有玄武岩砖红壤、火山灰幼龄砖红壤、沙页岩砖红壤、带状潮沙泥、滨海沙土。土壤土种共8个土类，12个亚类，43个土属，110个土种。

　　气候 海口市地处低纬度热带北缘，属于热带海洋气候。春季温暖少雨多旱，夏季高温多雨，秋季湿凉多台风暴雨，冬季干旱时有冷气流侵袭带有阵寒。全年日照时间长，辐射能量大，年平均日照时数2000小时以上，太阳辐射量可达11～12万卡；年平均气温23.8℃，最高平均气温28℃左右，最低平均气温18℃左右；年平均降水量1816毫米，平均日降雨量在0.1毫米以上雨日150天以上；年平均蒸发量1834毫米，平均相对湿度85%。常年以东北风和东南风为主，年平均风速3.4米/秒。

　　水文 海口自产水资源总量为19.07亿立方米，水资源总量折合地表径流深为830毫米。海南岛最长的河流南渡江穿过海口市中部而入海。南渡江主流在市区长75公里，流域面积1300平方公里，年径流量60.99亿立方米。海口市主要河流有17条，其中南渡江水系7条，南渡江干流从海口市西南部东山镇流入境内，穿过中部，于北部入海，入海口段从西向东主要分流有海甸溪、横沟河、潭览河、迈雅河和道孟溪。支流有铁炉溪、三十六曲溪、鸭尾溪、昌旺溪（南面溪）、美舍河和响水河；独流入海的有9条，分别为演洲河、五源河、荣山河、演丰东河、演丰西河、罗雅河、芙蓉河、龙昆沟和秀英沟，另外有白石溪流从文昌市境内出海。境内还有凤谭、铁炉、东湖、凤圮、云龙、丁荣、岭北、玉凤、沙坡等水库，总库容量15000多万立方米。海口市地处南渡江下游河口河网地带和休眠火山口地带，潜水、承压水分布广泛。潜水含水层以南渡江三角洲潜水和玄武岩孔隙裂隙潜水为主，分布范围分别近800平方公里、400平方公里，水位单位涌水量分别可达14.6升/秒、30升/秒。地下承压水处于雷琼盆地，含水总厚度达200米～350米，老海口、秀英两段可采量共27万立方米/昼夜。地下热矿泉水处于琼北自流水盆地东北部新生代厚层，分布面积约200平方公里。

　　海域 海口市北面临海，海域面积830平方公里，海岸线长136.23公里。海水平均水温25℃，最高34℃，最低17.2℃。透明度1米，最大达2米。浅海盐度29.6%～31.8%。大部分海底平缓，以软泥为主，泥沙次之；靠近沙滩海岸一带海底以细沙为主。近海水质富含有机物质和无机盐。60米～100米等深线以内的海域面积约200平方公里，10米等深线以内的浅海、滩涂面积上百平方公里。大部分海岸坡度平缓，岸线开阔连绵，沙岸带沙细洁白，有热带海洋世界、假日海滩、西秀海滩、粤海铁路通道南站码头海滩、白沙门海滩、东寨港海滨海滩、桂林洋海滩等海滨风景区和游乐区。港湾与近海还有少许岛礁和潮滩。近海海水清澈，常年风轻浪平，有多处较为适宜的傍岸泳区。

　　【自然资源】植物 处在全国橡胶、胡椒等热带经济作物产区，拥有林地9.58万公顷，约占土地面积的42%。地上有野生植物1980种，其中海南特有的有40多种，被列为国家一级保护的有苏铁、坡垒、海南黄花梨等3 种；国家二级保护的有黄檀、粗榧、土沉香、见血封喉等10 多种。乔、灌木180多种，其中80多种属经济价值较高的树种，诸如橡胶、椰子、棕榈、龙眼、荔枝、菠萝密、咖啡、黄皮、莲雾、胡椒、槟榔等。药用植物1200多种，其中较著名的有巴戟、益智、砂仁等。海洋植物资源主要有海藻类、江篱和红树林等。

　　动物 境内有野生陆栖脊椎动物199种，其中红胸角雉、山鹧鸪、海南虎鳽（jian）等5种为海南特有种；列入国家一、二类重点保护名录的有蟒蛇、唐鱼、海南山鹧鸪等13种。海洋资源相当丰富，有800多平方千米的海域，大部分是海湾滩涂，通过琼州海峡连接五湖四海，有利于发展海上运输、海洋捕捞及海水养殖。海洋渔业资源主要有鱼类、虾类、蟹类、贝类等。其中鱼类有100多种，常见且质优的鱼类有马鲛鱼、黄花鱼、西刀鱼、石斑鱼、海鲤鱼等；虾类有斑节对虾、沙虾、青虾等；蟹类有锯缘青蟹、小蟹、花蟹、膏蟹、梭子蟹等；贝类有泥蚶、毛蚶、牡蛎、鲍鱼等。此外还有海蜇、沙虫、海马等海洋生物。

　　矿产 境内已探明矿产资源20种，其中能源矿产有石油、天然气、褐煤、低热值油页岩（油炭质页岩）、泥炭等５种；金属矿产有铝土矿、钴土矿、褐铁矿等３种；非金属矿产有高岭土、耐火粘土、砖瓦粘土、硅藻土、膨润土、沸石、浮石、建筑用玄武岩、建筑用砂等９种；水气矿产有饮用天然矿泉水、热矿水、地下水等3种。具备明显优势和开发潜力的矿产资源主要有饮用天然矿泉水、地热水、地下水，以及建筑大宗用的河砂、玄武岩石材、砖瓦粘土等；比较重要的矿产资源有钴土矿、铝土矿、褐煤、低热值油炭质页岩、高岭土、耐火粘土等。地热资源丰富，地热田控制面积约4平方公里，分布在350～700米深度内，水温39.5℃～49℃，矿化度1 克/升～2.3克/升。