地形地貌。楚雄市地势西北高，东南低，从西北向东南倾斜，最高山峰为西舍路乡哀牢山脉小越坟山，海拔2916.1米，最低点为礼社江与彝家拉河、石羊江交汇处，海拔691米。市境地貌可分为山间盆地、中山浅切割宽谷、中山深切割峡谷三大地貌单元。市境西部为山地，习惯称山区或“哨区”。东部为丘陵和山间盆地，习惯称坝区。境内面积在5平方千米以上的坝子共有6个，即鹿城、子午、东华、腰站、饱满街、吕合。6个坝子中均有龙川江及其支流穿过，龙川江由西北流向东南，至腰站往北蜿蜒于低山丘陵中向东流出境。市人民政府驻地鹿城，海拔1773米。

山脉、河流。境内群山皆属哀牢山系东麓支干余脉，基本呈西北、东南走向。其在楚雄的支脉为西舍路乡与景东县交界的大山心，东麓为楚雄市，西麓为景东县。市境河流分属元江、金沙江2大水系。元江上游的礼社江，发源于大理州巍山县，经南华县入境，西岸为西舍路，东岸为八角、中山、新村和中邑舍，流长123千米支流多集于东岸。支流有马龙河、三街河、白衣河、五街河、邑舍河、碧鸡河、自雄河。元江水系在境内的径流面积为3228平方千米，占全市总面积的76%。金沙江水系穿越市境东北部的龙川江，为金沙江一级支流，发源于南华县苴力铺，自南华牛凤龙村入境，向东流经吕合、东瓜、鹿城，再由南转北过智明坝子石涧出境。龙川江全长376千米，在市境内流长62.5千米，主要支流有紫甸河、西静河、河前河、寨子小河、青龙河、苍岭小河。2019年，楚雄市降雨量641.5毫米。

气候土壤。楚雄市地处滇中干旱区，属北亚热带冬干夏湿季风气候，地形复杂多样，有“一山分四季，隔里不同天”的特点。全市土壤多为水稻土和红壤土，适宜水稻、烤烟、包谷等农作物种植。空气质量保持国家一级标准。2019年年平均气温18.0℃。

【资源特产】水资源。楚雄市水资源由地表水和地下水构成。地表水主要来源于降水，占水资源总量的92.45%；境内多年平均径流量为9.04亿立方米，丰水年为12.22亿立方米，贫水年为8.39亿立方米。地下水多年平均为3.24亿立方米，枯水年为1.91亿立方米，占河川径流量的24.6%。城市集中式饮用水源水质保持国家标准。

矿产资源。楚雄市辖区内矿产资源有煤、石油、页岩、金、铜、铅锌、铁、铬钴、石灰岩、石棉、大理石、云母、滑石、建筑用砂、砂岩、陶瓷土、矿泉水等18种。其中，煤、金、铅锌是全市的优势矿种。

生物资源。市境有木本植物30余种，其中，楚雄市山茶属植物有云南山茶、粗柄连蕊茶、猴子木、毛果山茶、怒江山茶、厚皮香6种；百年以上云南传统名贵茶花园艺品种古树主要有童子面、松子壳、狮子头、大叶银红、大理茶5种。是云南山茶花的重要原生地之一，也是山茶科植物物种基因库。楚雄茶花精品种植园培育的“紫禾”、“楚焰”2个新品种，通过中国科学院昆明植物研究所茶花专家鉴定正式命名。楚雄本地鉴定、命名的特有品种主要分布在紫溪山、黑牛山和三尖山地区。紫溪山云南山茶物种园、黑牛山野生山茶保护区、楚雄茶花精品园、彝海国际茶花文化园。有草本植物10余种，食用菌、藻类20余种。已发现和使用的中草药640余种，较为名贵和分布较广的药材有薄荷、野三七、天麻、当归、茯苓等50余种。有野生动物70余种，其中：兽类10余种，禽类30余种，两栖类29种，爬行动物10余种。

名特优产品。有做工精细的民族珍贵装饰品银器、手工刺锈彝族服饰，益友骨角工艺品远销日本、美国、韩国、坦桑尼亚。楚雄云泉豆瓣酱产品以优质蚕豆为主要原料，科学加工，传统陈酿，被评为“首届中国大西南名牌产品博览会金奖”；云泉牌豆瓣酱系列产品被评为云南省名牌产品。“东宝一捏脆”核桃系列产品采用现代生物科学技术加工，保留了核桃原有的营养成分，被国家农业部认证为“国家A级绿色食品”，授予“全国核桃之乡”荣誉称号。野生菌类加工出口的宏桂绿色食品畅销法国、瑞士、意大利、德国、东南亚等10余个国家和地区。