臨沂市地質構造復雜，地層發育比較齊全，從太古界至新生界，除上奧陶統、志留系、泥盆系、下石炭統、三疊系及中、下侏羅統、老第三系古新統、新第三系地層缺失以外，其他各期地層都有發育。主要構造以郯廬斷裂帶（境內稱沂沭斷裂帶）為主，郯廬斷裂帶經郯城北北向延伸，縱貫全市，以斷裂為界，臨西為魯西臺背的一部分，屬華北地臺范疇，臨東為膠南隆起的一部分，屬揚子大陸塊范疇。

境內山脈自北而南，有沂山、蒙山、尼山3條主要山脈，海拔千米以上的山峰有10余座。其中蒙山海拔1156米，為山東第二高峰，素稱“岱宗之亞”，久負盛名，享譽中外。境內有不少由流水侵蝕造成的桌狀山，當地稱為“崮”，素稱沂蒙七十二崮，著名的孟良崮就是其中之一。

氣候屬溫帶季風區大陸性氣候，氣溫適宜，四季分明，光照充足，雨量充沛，雨熱同季，無霜期長。春季回暖快，少雨多風，氣候干燥，常有干旱、寒潮、晚霜凍災害性天氣；夏季溫高濕重，雨量充沛，盛東南風，洪澇、大風、冰雹災害性天氣較為頻繁；秋季氣溫急降，雨量驟減，天氣晴和，涼爽宜人，亦有秋旱或連陰雨災害性天氣出現；冬季寒冷干燥，雨雪稀少。

土 地 資 源

全市土地總面積為1719121.3 公頃（25786819.5畝）。全市農作物播種面積108.6萬公頃。山地丘陵為林果業、畜牧業主要基地。盛產黃煙、花生、地瓜、玉米等。沂沭河沖積平原土層深厚，土質肥沃，灌溉便利，是糧食和蔬菜主要產區。臨、郯、蒼平原為山東三大糧倉之一。

土壤分為棕壤、褐土、潮土、砂姜黑土和水稻土五大類。棕壤面積84.03萬公頃，占可利用面積的46.06%，主要分布于沭東丘陵和蒙山、四海山等山體及其周圍。棕壤剖面紅棕色，呈微酸性或酸性反應，PH值6.5左右，分為棕壤、白漿化棕壤、潮棕壤和棕壤性土。除一部分棕壤性土作為林地外，其余大部分已墾為農田。褐土面積60.57萬公頃，占可利用面積的33.21%，主要分布于沂、沭河以西石灰巖山體上及其山體周圍。土壤剖面中部有明顯的淋溶淀積粘化層，并有明顯的褐色膠膜及鈣質斑點或斑紋，一般中性到微堿性，有微弱或中度石灰反應。分為褐土、淋溶褐土、潮褐土、褐土性土和石灰性褐土。潮土面積24.48萬公頃，占可利用面積的13.42%，分布于沂、沭河及其他河流兩岸，臨郯蒼平原及濱海平原上。質地適中，土體中無障礙層，養分含量高，適宜種植小麥、玉米、棉花等作物。分為普通潮土、濕潮土和鹽化潮土。砂姜黑土面積8.14萬公頃，占可利用面積的4.46%，分布于沂沭河沖積平原，澇洼平原和蒙山山體洪積扇緣的低洼地帶。土質粘重，地下水排泄不暢，地下水位通常在1～2米。具有旱耕熟化特點，適宜種植小麥、玉米、水稻、大蒜等作物。水稻土面積4.89萬公頃，占可利用面積的2.68%，分布在臨沂3區和郯城、蘭陵等縣。臨沂市種稻歷史較短，水稻土發育特征不太明顯，屬幼年水稻土亞類。

水 資 源

境內水系發育呈脈狀分布。有沂河、沭河、中運河、濱海四大水系，區域劃分屬淮河流域。主要河流為沂河和沭河，有較大支流1035條，10公里以上河流300余條。沂河主源發源于沂源、蒙陰、新泰交界處的老松山北麓。流經沂水、沂南、蘭山、河東、羅莊、蘭陵、郯城等縣區，南流入江蘇省境內后注入黃海，全長570公里，境內流長287.5公里，最大流量每秒1.54萬立方米（1957年）。較大支流有東汶河、蒙河、柳青河、祊河、涑河、李公河、白馬河等，流域面積10790余平方公里。沭河發源于沂山南麓，流經沂水、莒縣、河東、臨沭、郯城等縣區，至江蘇省境內流入黃海，境內流長197公里，最大流量每秒7290立方米（1974年）。較大支流有潯河、高榆河、湯河、分沂入沭水道、夏莊河、朱范河等，流域面積5320平方公里。屬中運河水系的河流有武河、武河引洪道、東泇河、西泇河和燕子河等，都經蒼山縣境，南至江蘇省境流入中運河。屬濱海水系的河流有銹針河、相邸河、青口河等，皆入黃海。境內河流均屬山洪河道，上游支流眾多，源短流急，雨季洪水暴漲，峰高量大，枯水季則多數斷流。多年平均地表水資源量51.6億立方米，地下水資源量23.6億立方米，重復計算量15.6億立方米，水資源總量59.6億立方米。其中現有水利工程平水年可供水量31.8億立方米。

礦 產 資 源

礦產資源種類較多，分布廣泛。已發現礦產84種，其中，白云巖儲量居全國第一位，金剛石、石膏、石英砂巖儲量居全國第二位。臨沂市共發現地熱異常區49處，總面積1417.85平方公里，預計遠景地熱資源總量5.4×1018J，相當于1.84億噸標準煤的產熱量。已驗證地熱異常區12處，發現6處地熱田，河東湯頭，沂南松山、銅井，沂水許家湖四大溫泉開發基地已初具規模。

生物資源

生物資源種類較多。全市有高等植物151科、1043種（包括變型或亞種）。其中木本植物65科、367種，藥用植物830余種，主要農作物品種923個。動物約14綱1049種，其中淡水魚15科57種，鳥類37科171種，哺乳類7目25種。盛產金銀花、銀杏、大蒜、板栗、山楂、黃梨、蘋果、花椒、核桃、蠶繭、白柳、蝎子等。