◆地形地貌 未央区地处渭河凹陷区的西安凹陷带，类型属渭河冲积平原。地势南高北低。全区分4个地貌单元，由北向南依次为河漫滩及一、二、三级阶地。最高点位于三级阶地上的辛家庙街道广大门村和大明宫街道孙家湾村原址（现大明宫国家遗址公园内蓬莱阁周边），海拔411米，最低点在草滩街道贾家滩村北的渭河滩上，海拔364.30米。西部河漫滩与一级阶地非常开阔，东部阶地紧凑高耸。二、三级阶地东高西低，河漫滩与一级阶地转为西高东低。

◆气候 属暖温带半湿润大陆性季风气候,冷暖干湿四季分明。气候温和，雨量适中。春季温暖、干燥、多风、气候多变；夏季炎热多雨，伏旱突出，多雷雨大风；秋季凉爽，气温速降，秋淋明显；冬季寒冷，风小、多雾、少雨雪。

春季（3～5月）：气温回升迅速，但升温不稳定，时常出现“乍暖还寒”的天气。3月月平均气温7.9℃，4月升至14.3℃，5月即升至19.4℃。春季雨量约占全年的雨量的四分之一，各月多年平均雨日在7～9天。春季气温宜人，风和日丽，是进行室外活动和旅游的好时光。

夏季（6～8月）：炎热多雨是其显著的特征。西安市是全国四大“火炉”城市之一。7月是全年最热月，平均气温高达26.5℃—27.0℃，6月、8月月平均气温分别达24.8℃、25.3℃。年日最高气温等于或大于35℃的炎热期平均出现22天左右。出现40℃以上的酷热天气每年都有发生。夏季雨量占全年雨量的37%。各月平均雨日在8～11天，2016年降雨总量304.7毫米，其中6月份降雨量84毫米，7月份降雨量134.8毫米，8月份降雨量60毫米，9月份降雨量25.9毫米。汛期强降雨过程4次，分别在6月24日、7月13日、7月24日和8月25日，其中，7月24日晚短时强降雨78毫米，全年暴雨日有二分之一出现在夏季。

秋季（9～11月）：9月份，由于受太平洋副热带高压的影响，辖域降水多，多有连阴雨天气出现，月平均降水量达99.5毫米，占全年雨量的19%，多年平均雨日达12天。秋季冷暖适宜，降温速度快，各月平均气温分别为19.6℃、13.8℃、6.8℃。平均风速1.5m/s，是全年风速最小的季节。

冬季（12～2月）：冬季寒冷少雨雪，1月平均气温降至-0.5℃，受冬季强寒潮的影响，极端最低气温可降至-10℃以下。降水稀少，气候干燥，3个月降水仅24毫米，仅占全年降水的4%。

◆水文 境内河道属黄河流域的支流。其中有渭河、灞河、浐河和皂河，均为过境河流。渭河位于未央区北部，西南东北流向，境内长度23公里，年平均径流量为55.7亿立方米；灞河位于未央区东部，南北流向，境内长度14.31公里，年均径流量为6.07亿立方米；浐河位于未央区东部，南北流向，境内长度3.8公里，年均径流量1.75亿立方米；皂河位于未央区西部，南北流向，境内长度12.6公里，年均径流量0.47亿立方米，主要承担西安城区排水任务。另有漆渠河、汉城湖——漕运明渠等。