東部山地は、高いところで標高1200メートル以上以上もある高い山地で、しかも硬い岩盤でできているため、とても急峻な地形をしている。山地に平地が乏しいので耕作地は少なく、その大半が森林となっている。若穂や松代の山際には、小規模な扇状地が見られる。土壌が砂礫質で地表に水が乏しいため、一部が住宅地として利用されているほかは主に果樹園として利用されている。[3]戸隠山鳥居川奥裾花湖
主な山


飯縄山

妻女山

高妻山

地附山

戸隠山

聖山

皆神山

髻山

虫倉山

主な峠


大望峠

主な高原


飯綱高原

主な川


千曲川（信濃川）

犀川

鳥居川

浅川

裾花川



中洲


川中島

大豆島

主な谷


奥裾花渓谷

裾花渓谷

主な湖


奥裾花湖（ダム湖）

琅鶴湖（ダム湖）

主な池


浅川大池

大座法師池

猫又池

大花見池

鏡池

金井池

田子池

柳久保池

嫁殺しの池

主な湿地帯


逆谷地湿原

土地利用

2008年における地目別の土地面積は次の通りであった。

水田 - 38.36 km2

畑 - 78.71 km2

池沼 - 0.33 km2

山林 - 323.85 km2

宅地 - 61.67 km2

その他 - 133.24 km2

総計 - 730.83 km2

隣接する自治体※ 北の妙高市以外は、長野県。

北 - 上水内郡信濃町、飯綱町、新潟県妙高市

東 - 中野市、上高井郡小布施町、須坂市

南 - 上田市、千曲市

南西 - 大町市、東筑摩郡麻績村、筑北村、生坂村

西 - 上水内郡小川村

北西 - 北安曇郡白馬村、小谷村

気候

市の中心部は盆地に位置することから寒暖の差が激しい。夏に高温を記録することも多い一方で、冬の寒さは厳しい。このように、気温の日較差、年較差が大きい大陸性気候と言える。中央高地式気候の典型とされることもあるが、日本海側気候の特色も併せ持ち、市北部の山間部は日本海側気候の豪雪地帯である。一方で、市街地中心部は降雨も降雪も限られている。

気温は年間を通して東北地方南部の会津若松市や山形市と同程度であり、県庁所在地としても冷涼な都市に属する。冬季の寒さは日照時間の短さに由来するが、一方で平均的な雲量は7前後と決して多くないことから放射冷却が発生しやすく、日没後には気温が急速に低下する。1月の平均最低気温は−3.9 ℃と、全国的に見ても低い。ただし、長野県内では高い方である。最低気温記録は−17.0 ℃（1934年1月24日）であるが、これは長野県内では高い。曇天の日が多いこともあり日中の気温が上がらず真冬日を観測することも珍しくなく、長野県内の主要都市では諏訪市と並んで真冬日が多い地域とされる。最低気温については上昇傾向が見られ、これはヒートアイランド・都市化の影響を受ける市街地で顕著である。かつては毎年のように記録していた−10 ℃以下の気温が観測されることは80年代以降少なくなっている。21世紀に入ってからその傾向は顕著となり、2007年から2023年までの間で−10 ℃以下の気温を観測したのは2012年、2016年、2018年、2022年、2023年のみである。1961年以降の最低気温は−15.0 ℃（1967年1月17日）、2000年以降では−12.0℃（2001年1月16日）と、県内の気象観測地点では県南部の南信濃に次いで高い。

長野市でも北部山間部は、日本海側気候の特性が強い豪雪地帯である。その一方で、中心市街地より南は、山脈の下降気流の影響を受けるため、降雪量は少なくなり、そこそこ積もるという程度である。中心市街地に近い長野地方気象台（長野市箱清水1丁目）を例にとると、年間降雪量は163 cmで、従前の平年値に比較して100cmほど減少したものの、それでも豪雪地のイメージを持つ新潟市を上回る量であり、冬型の気圧配置による降雪だけでなく南岸低気圧の影響による降雪も見られるため、降雪が少ないとは言えない。ただし冬期の降水量は月間で50mm前後に過ぎず、年間の最深積雪も40cm以下に収まる年が多い。観測史上の最深積雪も1946年12月11日に観測された80 cmであり、より降雪量が少ない松本市の78cmと同程度となる。