Địa hình Thành phố Uông Bí chủ yếu là đồi núi chiếm 2/3 diện tích, đồi núi dốc nghiêng từ phía bắc xuống phía nam. Địa hình ở đây có thể được thành 3 vùng, bao gồm vùng cao chiếm 65.04%, Vùng thung lũng, chiếm 1,2%, cuối cùng là Vùng Thấp chiếm 26,90% diện tích tự nhiên Thành phố[7]. Thành phố Uông Bí Có ba con sông chính là sông Sinh, sông Tiên Yên và sông Uông, các sông này chạy theo hướng Bắc Nam.

Do vị trí địa lý và địa hình nằm trong cánh cung Đông Triều – Móng Cái, với nhiều dãy núi cao ở phía bắc và thấp dần xuống phía nam, chính vì lẽ đó đã tạo cho Uông Bí một chế độ khí hậu vừa mang tính chất khí hậu miền núi vừa mang tính chất khí hậu miền duyên hải[8]. Nhiệt độ trung bình năm là 22,2 °C. Số giờ nắng trung bình mùa hè 6 – 7 giờ/ngày, mùa đông 3 – 4 giờ/ngày, trung bình số ngày nắng trong tháng là 24 ngày. Tổng lượng mưa trung bình năm là 1.600 mm, cao nhất 2.200 mm. Mưa thường tập trung vào các tháng 6,7,8 trong năm, số ngày có mưa trung bình năm là 153 ngày. Độ ẩm tương đối trung bình năm là 81%, độ ẩm tương đối thấp nhất trung bình là 50,8[8].