概ね低平な隆起海食台地で、山岳及び大きな河川はなく、市の中心部は透遠な高原の一部であるため、地形の高低があり、街路は緩やかな坂道が多く北東に紅煙岬が突出し、その西方海面に弁天島が横たわり、自然の港門となって根室港を形取っている。
陸地はほとんど平坦で牧畜に適し、半島の東端納沙布岬は暗礁が多くあり、加えて濃霧が深く航海上の難所として知られ納沙布灯台が設置されており、一方、太平洋側には大小の島が点在し、南東に突出した港の入江にはそれぞれ歯舞、花咲、落石（おちいし）の各港があり重要な漁港としての役割を果たし、冬季間の氷結もなく、沿岸、沖合漁業の根拠地として根室港と表裏をなしている。
更に、内陸部の厚床、和田地区は、大部分が平坦な平原で最高背部で150m、丘陵に小川が入り交じって大きな河川はなく、わずかにオンネベツ川、別当賀川を最大にホロニタイ川の小河川があるに過ぎない。
地域の大部分が千島火山系摩周岳に由来する火山噴出物が堆積して形成された風積火山性土で、土性は一般に泥炭土を除き火山灰性土壌である。
歴史
寛政2年（1790年）に松前藩の運上所がノッカマップから根室に移ったのが、集落の起源となった。根室は「子モロ」（子はネの変体仮名）「根諸」などと書き、河口に流木が寄り集まる小川からとられたという。また、アイヌ語のニムオロ（木の繁るところ）からとられたという説もある。根室の前に運上所があったノッカマップは、前年のクナシリ・メナシの戦いの首謀者が処刑された場所であった。そのせいでアイヌに嫌われたノッカマップを避けたのが、移転の理由であったという。寛政11年（1799年）に東蝦夷地が江戸幕府の直轄地になると、根室の運上所は、根室会所と改められた。
明治2年（1869年）10月に開拓使の根室出張所が置かれ、これは明治4年（1871年）5月に根室出張開拓支庁と改称、明治5年（1872年）9月から根室支庁と改称した。これら官庁は東北海道の行政を統括する役目を持っていた。1882年から1886年までは、根室県の県庁所在地であった。明治19年（1886年）1月に北海道庁が設置されると、根室県は廃止され、12月まで一時的に根室支庁が置かれた。明治30年（1897年）に、今までのものよりずっと狭い根室支庁が置かれると、その所在地となって今日に至る。
明治初めの根室は北海道東部最大の町であった。周辺の海域で働く漁業労働者の一時的な滞在地で、人口の季節変動が大きかった。明治10年（1877年）に漁場持制が廃止され、少数商人の支配がなくなると、根室に永住する人も増え、商店が並ぶようになった。
戦前戦後は国内有数の水産都市として発展した。1945年7月14日の北海道空襲の際には死者369人を出したほか、市内の大半が焼失し壊滅的被害を受けたが復興。1957年に根室郡和田村と合併し市制を施行、1959年に花咲郡歯舞村を編入合併した。
年表（明治以後）
1869年 9月、開拓使の松本判官が属僚とともに移住民130人を率いて来住し、開拓使役所を根室に置く。和田地区が根室開拓使役所の管轄となる。
1875年 根室町区画が完成し、町名を定める。
1880年 戸長役場が置かれる。
1900年 一級町村制施行、根室町となる。
1957年8月1日 同じ根室郡内の和田村と合併、市制を施行し、根室市が誕生する。
1959年4月1日 花咲郡歯舞村を併合する。
1968年 開基100年記念事業を実施する。
旧和田村
1886年 和田地区に屯田兵440戸が入地し、和田村を建設する。和田村・落石村・昆布村の各村を管轄とする、和田村ほか二カ所戸長役場を設置する。
1900年 和田村ほか二カ所戸長役場の管轄に、穂香村・厚別村・幌茂尻村の各村を入れ、和田村ほか5カ村戸長役場と改める。
1906年4月1日 花咲郡昆布盛村、落石村、根室郡和田村、幌茂尻村、穂香村が合併、二級町村制が施行され、和田村となる。
1957年8月1日 同じ根室郡内の根室町と合併し、根室市が誕生する。
旧歯舞村
1900年 戸長役場を友知村に設置し、友知以下6カ村を区域とする。
1901年 戸長役場を歯舞村に移して、歯舞村ほか5カ村戸長役場とする。
1915年 二級町村制施行
1945年 ソ連軍の侵攻によって歯舞群島が占領される。村役場は根室半島側にあったために接収を免れるが、実際の行政権の範囲が同半島側のみになる。
1959年4月1日 根室市に併合される。
行政
市長 長谷川俊輔
任期満了日：2010年9月28日
歴代市長
初代 西村久雄 1957年(昭和32年)9月16日〜1964年(昭和39年)9月5日
2代 横田俊夫 1964年(昭和39年)10月4日〜1974年(昭和49年)9月1日
3代 寺嶋伊弉雄 1974年(昭和49年)9月30日〜1986年(昭和61年)9月28日
4代 大矢快治 1986年(昭和61年)9月29日〜1998年(平成10年)9月28日
5代 藤原弘 1998年(平成10年)9月29日〜2006年(平成18年)9月28日
6代 長谷川俊輔 2006年(平成18年)9月29日就任。
北方領土の事務について
昭和58年4月1日に施行された「北方領土問題等の解決の促進のための特別措置に関する法律」により、北方領土に関する戸籍事務等を根室市が管掌している。これは、同法第11条の「指名した者」が根室市長とされている為である（昭和58年3月1日法務・自治省告示）。その期間は、北方領土が返還された日の属する年度の3月31日までとなっている。