地形地貌。高淳区在大地构造单元上属南京凹陷的边缘地带，溧高褶皱隆起带背斜一翼自北而南斜穿区境，有大面积的黄土岗地分布，在流水切割下，岗地破碎，形成区境东部丘陵起伏，岗、塝、冲交错的特点。由于中生代燕山运动后期的断裂作用，使溧高背斜西北翼断裂下沉，在区境西部形成一个广大的凹陷盆地。因此，高淳地貌由平原和丘陵岗地组成，以平原为主。全区平原面积291平方千米，占陆地面积51.37%；丘陵岗地面积275.5平方千米，占48.63%。平原有石臼湖、固城湖湖区平原和胥溪河河谷平原。湖区平原位于区境西部固城湖、石臼湖之间，系由水阳江和区内河流夹带的泥沙在石臼湖和固城湖湖盆中淤积而成。湖区平原内河沟纵横，水网密布，地面高程大都在4~7米之间，处于洪水位之下，均筑堤围圩。汛期洪水位往往高出田面4米左右，常受洪涝侵袭。其东部°在固城湖周围因间有低矮丘陵，地势高低差距较大，形成上丘下圩地形，地面高程在7~50米，外洪内涝，是它的主要特点。河谷平原位于区境东南部，与太湖西洮滆圩区相连，属太湖流域，系由胥溪河及其支流泛滥泥沙堆积而成，地面高程5~15米，地势平坦，水源充沛，但由于四周多丘陵，水流不畅，大雨暴雨易成灾害。丘陵处于区境中部偏东，为茅山、天目山余脉结合部，大致呈西南向和东北向带状分布，并在全村渡河底相衔接。茅山余脉东北端起自高淳、溧阳、溧水交界处的洪家山，向西南延伸，海拔约60~70米，相对高度40~60米。大游山海拔189米，居群山之首。天目山余脉突起于高淳与宣州交界处的蒋山，由南向北绵延起伏于固城湖畔，海拔一般在120~140米。所有山体由石英岩组成，其南麓还有一定面积的玄武岩组成的高地。在新构造运动中这两支余脉山体都有明显的抬升过程，是太湖水系和水阳、青弋江水系的分水岭。

高淳区以东坝（今以茅东进水闸）为界，分属水阳江、青弋江和太湖两个水系。东坝以西各水属水阳江、青弋江水系；东坝以东各水属太湖水系。高淳区西部原为固城、丹阳、石臼三湖环抱。“三湖”历史上本为一湖即丹阳湖，亦称丹阳大泽，是中国古代五大湖泊之一。后由于地壳运动和江河泥沙不断淤积，先后分化出固城湖、石臼湖。固城湖又名小南湖，位于区境南部，该湖与水阳江通连的河流有水碧桥河、官溪河和宣州境内的新牛耳港，区间河流有胥溪河、漆桥河等。原有面积78平方千米，经20世纪70年代围垦，湖面缩小至30.9平方千米。其南端串湖大堤南侧已被宣州围垦，今湖南缘湖岸至串湖大堤中心线界宣州市，全湖悉属高淳。石臼湖又名北湖，位于区境北部苏皖交界线上，该湖纳皖南山区水阳江、青弋江和溧水区新桥河、天生桥河等来水，长江汛期时亦有江水倒灌，湖水经三叉河、姑溪河由当涂入长江。原有面积266.7平方千米，经20世纪70年代临湖各地区围垦，湖面缩小至207.6平方千米。该湖分属高淳、溧水和安徽当涂三区（县）。其分界，由长乐港入中流河，沿中流河中心线至湖中三区（县）分界点，高南当北；由三区（县）分界点经高山圩东河道中心线至藕丝闸，高西溧东。高淳境内湖面约25平方千米。丹阳湖又名西湖、西莲湖，位于区境西部，南承水阳江、青弋江水，东由运粮河、官溪河连固城湖，东北经三叉河连石臼湖，西北出姑溪河入长江，西经乌溪河、清水河由芜湖通长江。原有面积161平方千米，经20世纪六七十年代沿湖各地围垦，今仅存一些河道，已名存实亡。高淳区境内河流纵横，主要河流有水阳江高淳段、胥溪河、运粮河、官溪河等。水阳江源于黄山、天目山山脉北麓，干流全长273千米，流域面积10385平方千米。自水碧桥入高淳区境，至费家嘴与运粮河合流，经当涂姑溪河入长江，境内长20.4千米，为西部圩区主要航道。胥溪河即胥河，相传为春秋时伍子胥开凿，故名。西起固城湖口，东至高淳与溧阳边境的朱家桥，全长30.6千米，流域面积225平方千米，为世界上最古老的人工运河之一。原有东坝、下坝阻断，1958年拆除东坝，建茅东进水闸和封口坝；1991年6月下坝船闸投入运行，封口坝和下坝先后拆除，胥溪河全程通航，成为长江下游与太湖流域间的内河航运动脉。运粮河位于区境西北部，自杨家湾至费家嘴西北汇入水阳江，长5.6千米，河底高程4米，河面宽80~100米。今该河为高淳区与当涂区的边界河流。官溪河南连固城湖，北出杨家湾闸后向西接运粮河，向东接塘沟河入石臼湖，全长8.7千米，河底高程3.5~4.5米，河底宽15~40米，河面宽40~60米。该河是固城湖的主要泄洪河道，亦是高淳达长江的主要航道。    

气候状况。南京市高淳区地处江苏省西南端，属北亚热带南部季风气候区。四季分明，降水丰沛，日照充足，无霜期长。