Город Пермь расположен на востоке европейской части России, на берегах реки Камы, крупнейшего левого притока Волги, к югу от устья реки Чусовой. Кама выполняет роль градообразующей оси: город протянулся вдоль неё на 70 км и на 40 км вглубь суши. Благодаря Каме, Пермь связана водными путями с пятью европейскими морями: Каспийским, Белым, Чёрным, Азовским и Балтийским. Рельеф в черте города — всхолмленная равнина в долине реки Камы. Левый берег выше правого, сильнее расчленён логами и оврагами. Особенностью Перми является то, что в пределах города течёт множество малых рек, которые протекают преимущественно по многочисленным городским оврагам. Это затрудняет транспортное сообщение между районами города.
Климат Перми — умеренно-континентальный. Близость Камского водохранилища вызывает повышенную влажность. Среднемесячная влажность воздуха составляет от 60% в мае до 84% в ноябре, среднегодовая — 75%. Годовая норма осадков составляет 638 мм; максимальное количество осадков обычно приходится на июнь-август, а минимальное — на февраль-март. Зимой высота снежного покрова может достигать 111 см, однако обычно в конце зимы составляет чуть более 60 см. Иногда незначительное количество снега может выпасть и в летний период. Город оказывает сильное тепловое воздействие на окружающую среду, в результате чего климат города отличается от пригородной зоны более высокой среднегодовой температурой. Климатические рекорды, зарегистрированные в Перми: самая высокая температура: +37,2 °C (август 1936 года), самая низкая температура: ?47,1 °C (декабрь 1978 года), Самое высокое количество осадков за сутки: 63 мм (июнь 1960 года).
Помимо протекающих по территории Перми крупных рек — Камы, Чусовой и Сылвы, в городе существует большое количество малых рек, входящих в бассейн Камы, всего в черте города протекает более 300 рек и ручьёв. Крупнейшие из них — Мулянка, Егошиха, Мотовилиха в левобережной части, Гайва — в правобережной. По количеству малых рек среди городов России Пермь является рекордсменом.
Протекая по территории города, эти реки испытывают сильное антропогенное воздействие, оказывающее влияние на их экологическое состояние. Качество воды ухудшается при движении от истока к устью. По химическому составу оно изменяется от 1-го класса до 3-го. Худшее качество воды — в низовьях рек Егошихи и Данилихи. Вода там непригодна для питья.
Преобладают подзолистые почвы. Растительность — пихтово-еловые и смешанные леса.
