白山市地处长白山腹地,境内山峰林立,绵亘起伏,沟谷交错,河流纵横。长白熔岩台地和靖宇熔岩台地覆盖境内大部分地区,龙岗山脉和老岭山脉斜贯全境。龙岗山脉海拔800—1200米,相对高度在500—700米之间;老岭山脉山体高大,海拔1000—1300米,相对高度500-800米之间。鸭绿江沿岸地形起伏较大,沟谷切割较深,地势较险峻。境内最高点长白山主峰白云峰海拔2691米,为东北地区最高峰;最低点靖宇县的批州口子,海拔279.3米。白山市属北温带大陆性季风气候,是吉林省寒冷地区。春季昼夜温差大;夏季短,温热多雨;秋季凉爽,多晴朗天气;冬季长,干燥寒冷。市区年平均气温4.6℃,夏季最高气温历史极值36.5℃,冬季最低气温历史极值-42.2℃,年平均降水量883.4毫米,日照时数2259小时,无霜期140天。白山市水系发达,河流密布,境内共有大小河流432条。其中,流域面积大于500平方千米的河流14条,流域面积100至500平方千米的河流41条,平均年经流量为71.50亿立方米,约占吉林省水资源总量的20%。较大的有鸭绿江、浑江、头道松花江、二道松花江、松江河、露水河、二十三道沟河、十五道沟河、头道沟河、二道沟河、三道沟河、七道沟河、红土崖河、汤河、石头河等20余条,分为鸭绿江、浑江、头道松花江、二道松花江四大流域。