一、地形、地貌
延长地处黄土高原丘陵沟壑地带。地势由西北向东南倾斜，西北高、东南低。海拔一般在600～1100米，南部童儿湾为全县最高点，海拔1391米，黄河出境点为全县最低点，海拔470.6米。延河谷地比较平坦，约占全县面积的0.99%，其余广大地区，黄土梁峁丘陵沟壑交错分布，相对高度在100～200米之间；东部黄河沿岸地带流水侵蚀严重，形成峡谷和峁状丘陵地形。延河由西向东横贯全县，汇入郭旗、郑庄、关子口、刘家河等20余条较大支流，密布的水系和748条支毛沟把全县地形分割成支离破碎的丘陵及高原沟壑。全县地貌形成四大类型。
河谷阶地 主要分布在延河两岸及黑家堡镇、七里村镇、张家滩镇等延河川道地带。河谷川台谷地较宽阔，阶地发育好，普遍发育成冲积阶地，土壤多为淤土，土层薄，地面平缓，呈块状零星分布，海拔646～825米，面积23.5平方公里，占全境总面积的0.99%。沟道谷地面积113.68平方公里，占全境总面积的4.8%。
黄土宽梁残原 主要分布在七里村、刘家河、安沟、交口、张家滩等乡镇原区。原面平缓，一般海拔在756～1364米之间，面积1070.53平方公里，占全境总面积的45.2%。
黄土梁峁丘陵 主要分布在郭旗、郑庄、安沟、七里村、张家滩、雷赤、南河沟等乡镇西南部梢林地带。黄土覆盖厚度20～200米之间，面积573.53平方公里，占全境总面积的24.3%。以梁峁为主，梁顶间或有大型的独峁近分水岭部位，宽梁、长梁居多，近沟谷边缘切割密度增大，短梁、薄梁居多，宽梁顶平坡缓，窄梁呈鱼脊，坡度达15°～30°，梁峁以下为冲沟，河沟深切，沟谷堆成阶地，为沟滩平地。
黄土覆盖石质丘陵 主要分布在罗子山、安河、南河沟、雷赤、张家滩等乡镇黄河岸边的梁峁地带。黄河深切形成峡谷，谷地海拔470.6～590米，石质丘陵高出谷地400～500米，属蚀余残积型黄土，料浆石及红胶泥比重大。黄河沿岸悬崖峭壁矗立毗连，宽梁残原部位石质出露，植被极差，为全县水土流失严重地区，面积585.19平方公里，占全境总面积的24.71%，海拔470.6～1290米。
二、主要山脉
延长山脉以延河为界，南北归属两大山脉。延河南山岭属梁山山脉劳山支脉的延支，具有军事价值的山峰有：太皇山、南山、九连山、翠屏山、童儿湾、后九天、神圪塔、狗头山；延河北峰属横山山脉的延支，具有军事价值的山峰有：桐树原、铁铲子梁、寨山、罗子山。
三、气 候
延长县属大陆性季风半干旱气候，四季冷暖干湿分明，夏短冬长。
气 温 年平均气温10.4℃。最热为7月，平均气温24.1℃；最冷为1月，平均气温－5.4℃，年极端最高气温38.9℃，年极端最低气温－22.3℃。冬季在强大的西伯利亚冷气团控制下，气候寒冷、干燥，从每年10月16日至次年4月10日，平均温度－3.6℃。春季气温回升，气温日差较大。从4月11日～6月10日，约61天，平均温度10℃～22℃。夏季气温高，从6月11日～8月10日，约61天，平均温度23.1℃。秋季降温快，从8月11日～10月15日，约66天，平均温度为10℃～22℃。
降 水 年平均总降水量565.7毫米，年际变化极不稳定，降水时间分布极不均匀，冬春少雨雪，夏季多暴雨，秋季时有连阴雨。暴雨和阴雨天气多集中在6～9月份，往往造成山洪暴发、河水泛滥、山体滑坡塌方、道路泥泞、交通中断。降雪和积雪多见于11月上旬至次年3月下旬，降雪日数最多达43天，最少13天。全年积雪天数为10～20天，积雪深度一般为8～10厘米。降雪与积雪期间，乡村交通受阻，主干道交通稍受影响。
风 受冬夏季风影响明显。3～10月多为东南风，11～12月多为西风，1月多为西北风，2月多为西风。年平均风速为1.6米／秒，最大风速23米／秒，因地形差异，各地年平均风速相差很大，临近黄河的罗子山、狗头山常有大风。春季大风最多，冷空气南下，出现强烈的大风和沙尘暴；夏季雷阵雨前常有阵性强劲大风，影响航空。
雾与云 延长出现雾，夏末初秋最多，时间最长。冬季很少有雾，县境内雾基本上出现在7～10时，雾天对作战影响较大；云秋季最多，春季次之，冬季最少。全年晴天日数大于阴天日数。阴天对航空侦察影响较大。
冻 土 延长冻土平均初期在10月下旬，平均终期在3月下旬，年最大冻土深度在45～79厘米之间。从12月到次年3月份对地下施工、构筑工事影响较大。
四、水 系
延长县地处黄土高原丘陵沟壑地带，川道、河床水源丰富，埋藏较浅，原梁水源一般埋藏较深。西部多为浅油层，地下水不能食用，也不能灌溉。中部管村、阿青、岭头钻深160～190米才有水，水量5～8立方米／小时。中下游河水均是泉水泛泄水，既能灌溉又能食用。境内泉水，水质好，分布广，沿河谷沟广泛分布，一般聚落村庄均有良好泉水资源，多扩建成井。全县90%以上河流、泉井属一、二级水质，三级极少。延河上游工业废水排入，水质污染严重。境内主要河流有黄河、延河、雷多河和安河。
黄 河 沿县域东界过境，为延长县与山西省大宁、永和二县界河。境内流长44.7公里，北由安河乡冯家"接延川界入境，南至南河沟乡周家"入宜川阁楼乡界出境，流经安河、罗子山、南河沟3乡23个村庄。汇集延河、安河、雷多河等大小30条支毛沟河水，河岸宽800米，水面宽600米，平均比降2‰。河水封冻时间较短，多在12月末至次年2月初。流凌期一般起于11中旬至12月下旬及次年2月初至3月初。延长县境黄河岸边的马头关、凉水崖渡口曾是八路军的驻防区，也是连接秦、晋的重要渡口。
延 河 发源于靖边县天赐湾乡周山。西自黑家堡镇盖头坪村接甘谷驿入境，东至南河沟凉水岸汇入黄河，由西北向东南横贯全县。境内流经黑家堡、七里村、张家滩、安河、罗子山五乡镇。境内流长144公里，集水面积1724平方公里，平均比降2.8‰，平均流量7.06立方米／秒。主汛期最大洪峰流量9050立方米／秒。河流结冰期在11月下旬至12月上旬，解冻期在2月下旬至3月中旬。
雷多河 发源于安沟乡童儿湾东沟，全长40.1公里，流域面积273.6平方公里，县内流域面积211.43公里，流量0.038立方米／秒，多年平均流量119.84万立方米，占径流量的8.1%。流经宜川县云岩、新市河、阁楼和延长县安沟、张家滩、雷赤、南河沟等乡镇23个村庄，为延长、宜川两县界河，于南河沟史家窑科注入黄河。
安 河 发源于交口镇神头峰东麓，全长28.3公里，流域面积137平方公里，流量0.0122立方米／秒，多年平均流量38.47万立方米，占径流量的2.6%，县内流域面积119.4平方公里。流经安河乡11个村庄，于安河乡东山村沟口注入黄河。河流结冰期在11月下旬至12月上旬，解冻期在2月下旬至3月中旬。
五、地 质
延长地质属华北陆地鄂尔多斯台地，为陕北构造盆地的一部分。主要是中生代的沉积岩系。岩系自东向西由老而新，走向一般作南北向或略呈北东向。岩层一致向西倾斜，倾角和缓，约1°～3°。全县岩石以灰绿色砂岩夹页岩层为主，自西向东大致为：杨家湾至呼家川以西为褐灰色中细粒长石砂岩夹深灰色泥岩，具有较好的储油层，总厚150～200米；延河以南郭旗、郑庄至安沟以西地区为灰绿色砂岩夹绿色砂质页岩，其中有黑色碳质页岩及油质岩，浅质绿色粉砂岩中夹有沥青质页岩，总厚300米；呼家川以东至阎家滩以西为灰黄绿色十字层块状砂岩和页岩为主；阎家滩以东至黄河以西地区为灰黑色泥岩及页岩，砂岩以粉红色或灰绿色为主，总厚120～140米。岩石多被厚100～200米左右黄土覆盖，岩石质体坚硬，为筑防工事、桥梁、民用住宅理想原料。
县境土壤主要以黄绵土为主，占各类土壤面积的80%以上，其次由少量的沙土、垆土、林地黑盖土、红胶泥等构成。绝大部分土质松软，便于挖掘，但对工事坚固有影响。
六、矿产资源
延长石油驰名中外，矿产资源主要有石油、天然气、煤及石灰石、铜等。
石 油 主要分布在黑家堡、郭旗、郑庄、七里村、刘家河、安沟六乡镇。2005年，探明石油开采面积575平方公里，地质储量1.1亿吨。
天然气 主要分布在七里村、郑庄、黑家堡、张家滩四乡镇。地下储量丰富，七里村采油厂已获得开发天然气资质，县境已钻天然气井六口，产气量尚佳，现正准备长规开采。
煤 境内分布面积16平方公里，主要分布在石马科、张台一带。圈定储量252万吨，采厚0.6米。
