溧水区属亚热带季风气候，溧水区年平均气温15.5度，年平均日照2146小时，年平均降水1037毫米，春夏秋冬，四季分明，原始植被完好，自然环境优良。

溧水区地处茅山山脉突起绵延区，境内山丘个体低矮离散,地势东高西低，以石臼湖、秦淮河两大水系分水岭为界，北部秦淮河水系地势东南高西北低，南部石臼湖水系地势从东北两个方向由高向低倾斜，汇交于湖区。总地形为丘、岗、土旁、冲犬牙交错，缓丘漫岗绵延，并呈明显的阶梯分布。 最高一级阶梯由海拔100米以上的低山组成，第二阶梯由海拔50米以上的低矮平缓丘陵组成，第三阶梯由沟谷地及滨河湖圩区组成。

第一、二阶梯是区内林业生产基地，第三阶梯是区内农业生产及经济林果的主要基地。 溧水地区的地层和地质构造，属扬子古陆下扬子台褶带构造单元。通济街下的秦淮河区内第四纪沉积层广泛分布，为主要成土母质，除较陡的山坡、山地、河（沟）边坡外，在低山丘陵及其坡麓地带和河（沟）谷，都覆盖着岩层的风化残积物和坡积物发育成的酸性黄壤土，土层厚薄不一，河口三角洲广布洪积土和冲积土，湖积土仅见于石臼湖。

溧水区地域主要分属石臼湖水系和秦淮河水系，仅东南角有2.73平方公里山区地属太湖水系的湖西地区。两大水系的分水岭东西向横贯区境中部。走向：从东方水库上游句容区境内九里岗起，经王家棚到本县境内朱家边，沿袁白公路（高岗地）到区茶场、七里岗、贺家山、官塘、栀子岗、路子山，串秋湖山、双尖山、马鞍山、平安山主峰，经西旺到胭脂岗，到天生桥闸跨天生桥河，到燕子口入小茅山主峰，再经彭家、马上山、翟家、左山、王家店，过罗家进入安徽境，又折而向西北入西横山。分水岭将区境内河流流势分为南北两向，北水流归秦淮河，南水汇入石臼湖。

石臼湖水系
石臼湖湖泊面积207.65平方公里，属溧水区面积90.4平方公里。夕阳映照石臼湖汇水面积582.54平方公里，水系内主河道全长53.57公里。其中，新桥河全长26.28公里，汇水面积204.36平方公里；云鹤支河全长11.99公里，汇水面积103.17平方公里。此外，在和凤镇龙头水库以南有一片川谷地区，面积16.85平方公里，汇水入固城湖，为石臼湖水系中的一个独立支系。
秦淮河水系
溧水区秦淮河水系，是秦淮河上游的南源，属秦淮河的主要支流之一。其中,一干河全长为28.3公里,汇水面积172.98平方公里；二干河全长25.60公里，汇水面积227.10平方公里；三干河全长11.19公里，汇水面积64.74平方公里。
资源地理
矿产已发掘的有金、铜、锗、湫湖竹海锶、磷等19个矿种，其中已探明的锶储量占世界总量的十分之一，锶产品出口世界许多国家和地区。溧水境内山丘起伏，具有独到的农业自然资源，境内有2个农林场圃，有耕地46万亩，山地38万亩，水面26万亩，建有全国最大的黑莓有机食品试验示范基地，有机产品全部出口，享誉世界；全省最大的蜂蜜出口、苎麻、山栀基地；以及省级波尔羊繁育基地和傅家边农业科技园；全市最大的茶叶、青梅、板栗、芦笋、蚕桑、中药材和獭兔饲养基地。溧水旅游资源丰富。境内文化古迹众多，拥有回峰山古人类化石遗址、隋唐无想寺、南唐韩熙载读书台等人文景观。
溧水是南京近郊，在人才、技术、项目引进上具有得天独厚的优势，南京是中国高等教育和科学研究四大基地之一，拥有60万科研技术人员，每年向社会输送10万名大学毕业生，这些因素为溧水发展提供了强有力的人力和科技支撑。同时溧水有大批冶金、机械、电子、化工、纺织、服装、电子电器等行业的熟练工人，劳动力资源丰富。