高陵區位于陜西省關中平原腹地，涇河、渭河兩岸，西安市轄域北部。位于東經108°56′16″～109°11′15″，北緯34°25′00″～34°37′30″，東靠臨潼區，南接未央區、灞橋區，西連咸陽市渭城區、三原縣、涇陽縣，北臨閻良區；東西長20.55公里，南北寬20.1公里，總面積294平方公里。

地形特征:高陵區位于關中盆地中部，處第四系固市凹陷與西安凹陷之間。地層屬華北地區層，汾渭，分區，渭河小區。地質構造簡單，地表出露地層單一，全境地表均被第四系覆蓋，局部地段有第三系出露。未見基底巖裸露。本縣所處大地構造位置為汾渭斷陷渭河斷陷區域，地表覆蓋層深厚，基底隱狀斷層很多，主要有寶雞～咸陽～渭南斷層及涇陽～高陵～渭南斷層組成一地壘式結構的構造形式。

地貌特征:高陵大面積為涇渭河沖積平塬區(一級階地)，小面積為黃土殘塬(二級階地)及涇渭河道與河漫灘。全境自西北微向東南傾斜，海拔357.5～414米，相對高差56.5米。北部平川，偏南部為塬、灘。平川地總勢由西北向東南以1.8%～2.7%的比降傾斜，中間有少量槽、碟洼地分布。塬地總體窄平，臺升較低，略有起伏，由西向東以1.3%～3%比降傾斜。塬面上有條形溝，為水沖涮而成，各向塬的南、北向敞開。灘地總勢低平，海拔357.5～360米，由西向東比降為0.7%～2%。

氣候特征:高陵區屬暖溫帶季風氣候。冬夏季節長，春秋季節短，夏熱，冬冷，春暖，秋涼，雨熱同季，四季分明。最高氣溫41.4℃，最低氣溫-20.8℃，年平均氣溫13.2℃，平均最高氣溫19.3℃，平均最低氣溫8.1℃。年降水540毫米左右，地面年平均溫度15.7℃，夏季降水不過分集中，占年降水量的40.7%。冬季雨雪稀少，占年總量的3.5%。無霜期212天，高陵空氣干燥度為1.3度，反映水份不足。年日照時數2247.3小時。

水文特征:高陵區水域涇河、渭河自西向東，在涇渭堡村東北交會，流經縣境南部，水域占全縣總面積的5.6%。[10] 渭河自西向東流經縣域南部，縣內流長20多公里。古有漕運之利。涇河自西北向東南在涇渭鎮涇渭堡東北流入渭河，縣內流長13公里。灌溉之利惠及兩千多年。二水流向將全境切割為涇渭河北、涇渭夾角、渭河南三個自然區。