【地质】 威海市位于山东省胶北断块隆起的东端，其南侧与胶莱凹陷的东部边缘接壤。境内出露地层自老至新有晚太古界的胶东群、中生界上侏罗系莱阳组和白垩系下统青山组及新生界第四系。褶皱构造有乳山—威海复背斜，其轴在乳山台依，向北东经昆嵛山主峰、汪疃、羊亭，在田村倾没，轴向北东。断裂构造有近南北向的双岛断裂，北北东向的金牛山断裂和老母猪河断裂，北东向的牟平—即墨断裂（迹经乳山西部），北西向的望岛断裂、海埠—神道口断裂、俚岛—海西头断裂。岩浆岩主要有元古代的昆嵛山岩体和文登岩体及中生代燕山晚期艾山阶段的伟德山岩体和石岛岩体、崂山阶段的槎山岩体和龙须岛岩体。

【地貌】 威海市属于起伏缓和、谷宽坡缓的波状丘陵区。区内除昆嵛山主峰泰礴顶海拔高度923 米以外，其他山地丘陵都在700 米以下，大部分为200 ～300 米的波状丘陵，坡度在25 度以下。山体主要由花岗闪长岩构成，山基表面多为风化残积物形成的棕壤性土，土层覆盖较薄，但土壤通透性好。山丘中谷地多开阔，多平谷；平原多为滨海平原和山前倾斜平原。其中，低山占土地总面积的15.77%， 丘陵52.38%， 平原占27.56%，岛屿占0.28%，滩涂占4.01%。河网密布，河流畅通，地表排水良好。地势中部高，山脉呈东西走向，水系由脊背向南北流入大海。北东南三面环海，海岸类型属于港湾海岸，海岸线曲折，岬湾交错，多港湾、岛屿。

【气候】 威海市地处中纬度，属于北温带季风型大陆性气候，四季变化和季风进退都较明显。与同纬度的内陆地区相比，具有雨水丰富、年温适中、气候温和的特点。另外，受海洋的调节作用，又具有春冷、夏凉、秋暧、冬温，昼夜温差小、无霜期长、大风多和湿度大等海洋性气候特点。全市历年平均气温12.2℃，历年平均降水量737.7 毫米，历年平均日照时数2480.0 小时。

【水文】 威海市河流属半岛边沿水系，为季风区雨源型河流。河床比降大，源短流急，暴涨暴落。径流量受季节影响差异较大，枯水季节多断流。全市有大小河流1000 多条， 流域面积50 平方公里及以上河流35 条，其中母猪河、乳山河、黄垒河三条较大河流贯穿于文登、乳山境内，总流域面积2766 平方公里，占全市土地总面积的47.7%。母猪河流域面积1092 平方公里，河长64 公里；乳山河流域面积1039 平方公里，河长78 公里；黄垒河流域面积635 平方公里，河长71 公里。2017 年，全市径流系数为0.18。

【土壤】 全市土壤类型有棕壤、潮土、盐土、风沙土、褐土、水稻土、山地草甸土7 个土类。依其各自的发育程度、附加成土过程和土壤属性，又分为棕壤性土、棕壤、潮棕壤、白浆化棕壤、潮土、盐化潮土、褐土、滨海盐土、流动风沙土、半固定风沙土、固定风沙土、潜育水稻土、山地草甸土等13 个亚类、18 个土类、153 个土种。

棕壤土类是全市分布最广、面积最大的土类，遍及全市的山丘地区，占土壤总面积的83.5%。潮土类为威海市第二位的分布土类，占土壤总面积的13.2%。

从土壤（耕地）质地可归为三大类：砂性土、轻壤土、中壤土。从土体构型可分为15 种类型，按其对作物的影响主要归纳为五大类型：均壤质型，均沙、夹沙、夹砾石型，夹黏、均黏型，夹白浆型，硬（酥）石底型。从化学性质看，威海市成土母质大部分为酸性岩风化物，一般呈微酸性，pH 值为6.5 ～ 7，有明显的淋溶作用、黏化作用和生物积累作用。

【海域】 威海北、东、南三面为黄海环绕，海岸线总长985.9 公里，约占山东省的1/3、全国的1/18。海岸类型属于港湾海岸，海岸线曲折，沿海有大小港湾30 多处，岬角20 多个，并有众多优质海滩分布。全市大小海岛185 个，其中，面积500 平方米以上的84 个，有居民岛屿6 个。