西宁位于青海省东部，地处青藏高原东北部的河湟谷地，湟水及其三条支流的交汇处。

河湟地区主要有三大河谷，从北往南包括大通河、湟水、黄河的河谷地区。河湟地区是黄土高原和青藏高原接壤之处，也是农业文化与草原文化的结合部，更是中原与青藏高原的流通孔道。

河湟地区平均海拔在1500米-2400米之间，山河交错，形成高山、峡谷、盆地共同构成的高原河谷。三条河当中，大通河与黄河两侧陡峭，河谷很窄，适合游牧的地方很少。湟水河谷较宽，而且东西有三百多千米，两侧有大片牧场，由于地处三河中间位置，湟水流域又称湟中地区。

以湟中地区的西宁为例，海拔在2200米-2400米之间，由于有大片河谷平原，人口达到青海省的一半。再加上湟水上的海东、民和等地，湟水流域人口占到青海的七成，整个河湟地区人口占到青海的八成。

西宁市区四周群山环抱，呈东西条带状，海拔约2261米，黄河支流湟水自西向东横城而过，市中心纬度是北纬36°37′01″。

西宁属大陆性高原半旱气候，高原高山寒温性气候，夏季平均气温17℃-19℃，气候宜人。