天水位于甘肃东南部，区域范围为东经104°35′～106°44′、北纬34°05′～35°10′。以西秦岭为分水岭，北部地区面积11673平方千米，占全市总面积的81.49%；南部地区面积2652平方千米，占全市总面积的18.51%。总面积14325平方千米。

天水市属温带季风气候，城区附近属温带半湿润气候，苏城—立远一线以南属于北亚热带，年平均气温为11℃。无霜期185天。最热月7月，平均气温为22.8℃；最冷月1月，平均气温为-2.0℃。每年9月至11月，是天水市全年最佳旅游季节。 年平均降水量491.7毫米，自东南向西北逐渐减少。南部亚热带林区年降水量为800—900毫米，中东部山区雨量在600毫米以上，渭河北部不及500毫米。年均日照2100小时，渭北略高于关山山区和渭河谷地，日照百分率在46—50%，春、夏两季分别占全年日照的26.6%和30.6%，冬季占22.6%。极端最高气温38.2℃，极端最低气温-17.4℃。