林州区域山峦起伏，沟壑纵横，地势西高东低。市域有大小山头7658座，大型冲沟7845条，山地丘陵面积为1760平方公里，占市域总面积86%。分为中山、低山、丘陵、盆地4种类型。中山分布在市境西部，呈北东——南西向延伸，属太行山余脉，境内最高海拔1632米；低山分布在市境南北；丘陵分布在市境东部；在山地和丘陵之间分布着盆地和谷地。

西部中山区为太行山余脉南段东缘，由辉县市延伸到林州市境，分布在市境西部，长约70公里，构成西部天然屏障，也是豫晋的自然分界。海拔高800——1000米，局部超过1500米，面积约467平方公里，占市域总面积22.8%。

南北低山区分布于市境南部和北部，海拔在500——800米，局部超过800米，面积约700平方公里，占市域总面积34.2%。低山多为石灰岩组成，山势平缓，山中有较宽平的谷地和小规模平地。低山由若干支脉所组成，支脉有的是直接由太行山伸出，有的是林虑山的分支。低山脉系分为3条大支脉，即林虑山支脉、柏尖山支脉和淇山支脉。

东部丘陵区海拔在350——500米，局部超过500米，面积约593平方公里，占市域总面积的29%，矮丘主要由石灰岩组成，山坡一般平缓，山顶多是浑圆状。

在中山、低山和丘陵中间，自北向南分布着城关盆地、原康盆地、临淇盆地，共约286平方公里，占市域总面积的14%。盆地中心地形较平坦，略有高低起伏。

本市属北温带半湿润大陆性季风气候区，因受当地特殊地形影响，构成了独特的山区气候特征。四季分明，光照充足。总的特点是：春暖，夏热，秋凉，冬寒。在各气象要素中，表现最突出的是寒暑变化差距大，春季十年九旱，夏季瀑雨成灾，秋季天高气爽，冬季雨小雪稀。

1986年——2002年历年平均气温为13.1⁰C，最暖年平均气温为14.2⁰C（1998年），最冷年平均气温为12.4⁰C（1986年）；极端最高气温为40.8⁰C，极端最低温度为—21.5⁰C;春季平均气温为13.6⁰C,夏季平均气温为25.3⁰C,秋季平均气温为13.4⁰C，冬季平均气温为—0.2⁰C；

1986—2002年中，年平均降雨量为645.6毫米，降水量最多为900.5毫米（1996年），最少为365.2毫米（1997年）降水量主要集中于夏秋两季。

1986—2002年，平均降雪初日为11月29日，最早为10月31日（1987年），最迟为1月13日（1996年）。平均降雪终日3月29日，最早为2月1日（1997年），最迟为4月9日（1994年）。平均降雪日数为17天，最长为33天（1989年—1990年），最短为7天（1998—1999年）。平均积雪数为126天，最长为27天（1987—1988年），最短为2天（1998年）。

1986年—2002年，年平均风速11米/秒，年静风率为48%。风速小，静风多，在河南省属罕见。年平均8级以上大风3—5次，多出现在春夏季节。大风的特点来势猛，强度大，破坏性强，损害庄稼，刮倒树木、电杆，掀翻建筑物，造成人畜伤亡。年最大风速为24.7米/秒（1989年）。