（一）地势
榆林市区位于黄土高原的北端，毛乌素沙漠的南缘，城东有驼山，西有黑山，北有红山，榆阳河、芹河、沙河由东西汇入榆溪河，榆溪河自北向南流过，城市主要呈南北走向分布于榆溪河各级阶地上。
城市地形地貌比较复杂，地形起伏较大，地面高程1040～1165米，高差约120米。总的地势是东西两侧高，中部低。基本地貌单元可划分为以下几种类型：
1.黄土高原型：该种类型位于老城区东部（东沙），由黄土状亚砂土、亚粘土互层组成，为市区最高地形，在局部地段有沙丘覆盖，地面切割强烈，为梁峁地形，在秦家沟一带冲沟发育，地形破碎。
2.风积沙丘型：分布于市区北部、南部和西部（含经济开发区），由不同类型的活动性和半活动性沙丘组成，地形高低起伏较大，高出河面30～70米，沙丘高3～10米，沙丘以下大部分为Q3和Q2黄土状亚砂土或黄土状亚粘土。
3.榆溪河四级阶地：分布于市区南郊公路两侧，呈南北向狭条形，高出河面40～60米，地面起伏不太大，局部地段冲沟发育，地形破碎，在斜坡地段，地面坡度达10%～30%，基岩埋藏较深。
4.榆溪河三级阶地：分布于老城以南四级阶地以西，南北向断续分布，高出河面约20米，冲沟较发育，地形较破碎，基岩埋藏较浅，局部地区出露地表，阶地组成物为黄土类河流堆积层。
榆溪河二级阶地、一级阶地和漫滩在旧机场、老城以西和沿河床两侧分布，地面平坦，分别高出河面3～8米、1～5米和1米。地层以中细砂为主，局部地段为亚砂土和淤泥，底部为砂砾石层。
（二）地壳稳定，有利于工程建设
榆林城区在土地构造上属华北地台鄂尔多斯台，地质构造简单，断层不发育，几乎无褶皱，地层平缓，倾角1°～3°，倾向西南，属平缓的单斜构造。本区地震烈度为6度，属少震区，在全国地震烈度区上属低烈度区，为地震不设防城市。土层力学性质好，承载力度大。除东沙、西沙地势较高外，第四系黄土孔隙度小，结构均匀，湿陷性不明显，压缩性小，地基允许承载能力大，一般在18～36T/m2。地下水位除一级阶地埋藏较浅（0.12～2.3米）外，其余地段均埋藏较深，二级阶地3.8～11.65米，三级阶地大于7.8米，四级阶地大于20米，黄土塬区更深。地下水均无侵蚀性，适于建设大型工业项目、高层建筑及其他工程项目。
（三）冻融作用强烈，地面易遭破坏
市区最低气温-32.6℃，年平均气温8.1℃。冬季受西伯利亚强冷空气影响漫长而寒冷，有近5个月土壤封冻期，季节性冻土最厚可达146cm。气温变化幅度大，春季升温快，土地冻融作用强烈，常使地面遭到破坏，引起道路、桥梁出现多边形裂缝，建筑物地基易受冻胀的影响，一些低洼地带的道路易发生翻浆现象。各种供水、供气、供电管线都要铺设在最大冻土深度以下，否则将发生管线冻裂、扭曲、断裂等现象。