市内有山地、丘陵、沿海滩涂三种大致可分的地形，其中还有河谷冲积小平原和滨海小平原。防城、东兴、港口三区的地势西北高，东南低；上思县地形以丘陵为主，县境三面环山，境内地势为南、北高，中间低，东部高，西部低，使县境从东部至西部之间形成一个槽形盆地，全县地势由东南向西北倾斜；因而主要河流明江向西北流去。

    市境山脉主要是十万大山及其支脉。防城地区的山脉主要是十万大山和东山。山脉呈东北——西南走向，山脊平均高度1000米左右，一般坡度35°～45°之间，其中板八乡的久宝山海拔1448米，是防城港市辖区内的第二高峰。

    上思县主要山脉有十万大山、四方岭和凤凰山山脉。十万大山呈东西——西南走向，东起公正乡，环绕县东南面，西南伸入越南，是上思县与防城的天然分界线。位于南屏瑶族乡的薯莨岭海拔1462米，是防城港市辖区内第一高峰。四方山在县境北部，东起那琴乡，西至在妙乡，与东南部的十万大山对称平行。是上思县与扶绥县的自然分界。凤凰山屹立于县境中部，山势由西北向东北走向，中部呈一山间盆地。其最高峰岜腮峰海拔927米。

    市内主要河流10多条。防城区、港口区和东兴的河流发源于十万大山南部，上思县河流（主要有明江）发源于十万大山北部。

    防城区、港口区及东兴主要河流有防城江、茅岭江、江平江（上游那梭江）、大旺江等，总长293公里，流域面积2298平方公里，流经18个乡镇，年总流量50.4亿立方米，可供水量11.23亿立方米。这些河流均发源于十万大山南麓，流向东南，注入北湾。所经山区，落差大，水势急，有利于发展水电事业。河流的中下游一般比较平坦、开阔，可以通航。

    防城港市地处低纬度，属南亚热带季风气候区，受海洋和十万大山山脉的影响，市境内阳光充足，雨量充沛，气候宜人。