【地质地貌】汕尾地貌区域为华夏陆台多轮回造山区，地质构造运动和岩浆活动频繁。侏罗纪燕山期造山运动基本奠定了本地区现代地貌的轮廓。在地球史上距今最近的是“喜马拉雅山运动”，使本地区表现为断裂隆起和平共处塌陷，产生了侵蚀剥削和堆积，北部上升，南部下降。以后的新构造运动继续抬高，使花岗岩逐步暴露地表，形成广阔的花岗岩山地，丘陵及台地。
本地区地质年代最早是三叠系上统，继而侏罗系第四系。岩石主要有花岗岩、砂页岩及第四系列化冲积砂砾层出不穷等组成。经过大自然和人类活动的作用，构成复杂的土壤类型。土壤类型有：水稻土、南方山地草甸土、黄壤、红壤、赤红壤、菜园土、潮沙泥土、滨海盐渍沼渍土、海滨沙土、石质土等10多种土类，40多个土属，70多个土种。
由于历次地壳运动褶皱、断裂和火山岩隆起的影响，造成了山地、丘陵、台地、平原兼有的复杂地形地貌。本地区位于莲花山南麓，其山脉走势为东北向西南方向倾斜。莲花山脉由闽粤边界的铜鼓岭向东南经汕尾跨惠阳到香港附近入海。地形为北部高丘山地，山峦重叠，千米以上高山有23座，最高峰为莲花山，海拔1337.3m，位于海丰县西北境内；中部多丘陵、台地；南部沿海多为台地、平原。全市境内山地、丘陵面积比例在，约占总面积的43.7%。
【河流】汕尾市境内集雨面积100km2以上的河流有螺河、螺溪、南北溪、新田水、乌坎河、长山河、水东河、龙潭河、鳌江、赤石河、明热河、黄江河、西坑水、吊贡水、大液河等15条，其中直流入海的确良有螺河、乌坎河、鳌江、黄江、赤石河等5条。螺河和黄江河是汕尾市两条大河。螺河处北向南纵贯陆河、陆丰两地，直流入海。该河发源于莲花山脉三神凸东坡，全长102km，于海陆丰交界处的烟港汇入南海碣石湾。螺河流域面积为1356km2（其中1321km2在本市境内）年均径流量为19.82km2。螺河流域是陆丰市水能资源最为丰富的流域，其水能资源占全陆丰市的80%，可开发电量占全陆丰市规划年发电量的78%。历史最枯流量为0.15km3/S（1963年4月30日），螺河现已建成5座中型水库，控制集雨面积231km2。螺河桥闸是螺河下游一宗集灌溉、城镇供水、防洪、排涝交通、发电的综合性大型桥闸。螺河的东西大堤现已达20年一遇防洪标准。黄江发源于莲花山脉上腊烛山，流经海丰16个乡镇场，在马宫盐屿注入红海湾，全长67km。由于20世纪70年代围海造田，把黄江口至马宫盐屿的长沙滩涂围成一条宽仅200m的河道，成为黄江干流的延伸部分，使龙津河、大液河、虎头沟等独流入海的河流成为黄江水系。黄江全流域面积1370km2（本市内1357km2），年均径流量为19.35km2历史最大洪水3500km3/S（1957年5月13日）。最枯流量0.8km3/S（1963年5月15日），平均坡降1.10‰，水力理论蕴藏量3.19万kw，可开发量1.7万kw，已开发量度1.1kw。根据以蓄为主，蓄泄兼施的方针，到1998年黄江已建成大、中型水库6座，共控制集雨面积501km2，占流域面积36.9%。中下游已进行了三河归一整治，并建成防潮大闸，使大面积的灌溉、防洪（潮）基本达到省定标准，且为汕尾市区（含红海湾开发区）和海丰县城供水水源奠定可靠基础。
【气候】汕尾地处北回归线以南，属南亚热带季风区，海洋性气候龙为明显，光、热、水资源特别丰富，物质能量转换迅速。全市境内太阳辐射总量年平均120千卡/cm2以上，光合潜力每1/15公顷约7400kg（太阳总辐射量每千卡R净光合产物为61.9kg/公顷）；年日照时数平均为2179.1小时，日照率为49%。汕尾气候温和，年平均气温为21.90C，南北气候略有差异，南部沿海年平均气温约为220C，北部山区约210C—21.50C，相差为0.5—10C；月平均最高气温31.70C，月平均最低气温19.10C；其中极端最高气温38.50C，极端最低气温-0.10C；水稻安全生长期为260天左右。全市雨量充沛，平均降雨量为2200mm，属湿润地区。境内雨季始于3月下旬，终于10月中旬；常年雨量集中在4—9月的汛期，降雨量占全年80%以上；而自10月起至翌年3月，雨量度稀少，降雨仅占全年的15-20%，故春旱、夏涝是汕尾水旱灾害的一般规律。由于地形作用降雨量集中，使本市成为广东省3在暴雨中心之一，曾有过日降雨量621.6mm和一次连续性最大降雨1191.5mm的记录。此外，由于汕尾背山面海，岸线较长，故夏秋季节较易受西太平洋和南海热带气旋（台风）的袭击及影响。资料显示，影响汕尾气候的热带气旋年平均4.9个，最多年份10个，气旋带来的狂风、暴雨和海潮，往往酿成风、涝、潮灾害，但其丰沛降水亦可缓和干旱，增加工厂水库蓄水，为次年的早稻等农作物生产蓄备丰富的水源。