地形：地勢南高北低，由西南向東北傾斜，屬平原一台地地帶，地形起伏。市區北部多屬一級臺地，為洪積、衝擊的海蝕階地和南渡江高漫灘階地，地勢低窪平坦，平均海拔4米左右。市區南部多為三、四級臺地，係平原丘陵地，境內無高山峻嶺，南部浮陵水一帶，海拔69.8米為全市最高點。

流經境內的主要河流有：南渡江、美舍河、五源河、美涯不、那卜水和那甲水。海南島最大的河流渡江主流經市境東側注入瓊州海峽，支流穿過市區，平均流量為227立方米/秒，年平均水位為1.3米。境內海岸線長27.25公里，主要港灣為海口港，港內有秀英港和海口新港。秀英港為對外開放港口，有5000噸級泊位2個，3000噸級以下泊位11個，航線8條。海口新港現有泊位12個，航線11條，為全島目前最大的貿易港口。

氣候：年平均氣溫23.8度，1月份平均氣溫17.2度，極端最低氣溫為2.8度。7月份平均氣溫28.4度，極端最高氣溫為38.9度。年平均降雨量1691.7毫米，平均年雨日為150天左右在，5—10月為雨季，雨量佔全年的78.1％；9月為降雨高峰期，平均雨量達300毫米，佔全年雨量的17.8％；11月至翌年4月為旱季。最大年雨量為1928年的2480毫米，最小年雨量為1936年的702毫米。全年以東北風為主導風向，其次為東風和東南風，正常風力為4級以下。秋夏季常受8級以上的強颱風襲擊，年平均8級大風有12天，年平均12級以上颱風有2—4次。