武汉地势为东高西低,南高北低,中间被长江、汉江呈Y字型切割成三块。武汉城区南部分布有近东西走向的条带状丘陵,四周分布有比较密集的树枝状冲沟,境内大小近百个湖泊星罗棋布,形成了水系发育、山水交融的复杂地形。最高点高程150米左右,最低陆地高程约18米。
武汉属亚热带季风性湿润气候区,具有雨量充沛、日照充足、四季分明,夏高温、降水集中,冬季稍凉湿润等特点。
武汉是全世界水资源最丰富的特大城市之一,水域面积占全市面积的近1/4,构成了极具特色的滨江、滨湖水生态环境。
武汉全境水域面积2217.6平方公里,覆盖率26.10%,人均占有地表水11.4万平方米,人均占有地表水量居世界大城市之首,是全世界水资源最丰富的特大城市及中国最大的淡水中心。境内5公里以上河流165条,水面面积471.31平方公里。
武汉现有大小湖泊166个,被称为“百湖之市”,在正常水位时,湖泊水面面积803.17平方公里,居中国城市首位。汤逊湖是亚洲最大的城中湖(面积达47.6平方公里),面积33.9平方公里的东湖在中心城区退居第二,梁子湖是全国生态保护最好的两个内陆湖泊之一。武汉湖泊志记录了武汉市一百多个湖泊的风貌。武汉湿地资源居全球内陆城市前三位。截至2010年,武汉市湿地面积3358.35平方公里,占全市国土面积的39.54%,其中天然湿地面积1561.86平方公里,人工湿地面积1796.49平方公里,享有“湿地之城”的美誉。