蘭州市位于海拔1500米到3000米之間，地勢在西部和南部相對較高，而東北部相對較低。黃河由西南流向東北，穿過整個城市，形成一條串珠形河谷，沿途穿越了許多山嶺，峽谷和盆地交錯分布。其中包括了八盤峽、柴家峽、桑園峽、大峽和烏金峽等峽谷，還有新城盆地、蘭州盆地、泥灣一什川盆地以及青城一水川盆地等一系列盆地。此外，還有湟水谷地、莊浪河谷地、苑川河谷地和大通河谷地等地形。

蘭州屬于溫帶大陸性氣候，年平均氣溫為10.3℃。夏季沒有酷熱，冬季沒有嚴寒，因此成為了著名的避暑勝地。該地區年平均日照時數為2446小時，無霜期為180天，年平均降水量為327毫米，主要集中在6月至9月之間。