Gaziantep, Türkiye'nin Güneydoğu Anadolu Bölgesi'nin batısında yer alır ve coğrafi konumu itibariyle Akdeniz ile Güneydoğu Anadolu bölgeleri arasında bir geçiş alanı oluşturur. Bu nedenle hem Akdeniz ikliminin hem de karasal iklimin etkilerini taşır. Fiziki yapı açısından bakıldığında Gaziantep, genellikle engebeli arazilerden, platolardan ve bazı dağlık alanlardan oluşur.

Gaziantep'in yüzey şekilleri oldukça çeşitlidir. Güneyde Fırat Nehri’ne doğru alçalan düzlükler görülürken, kuzeye doğru gidildikçe yükselti artar ve engebeli arazi daha belirgin hale gelir. Gaziantep il topraklarının büyük kısmı, Orta Fırat Bölümü içerisinde yer alır. Bu bölüm, hafif dalgalı platolar ve yaylalar ile karakterizedir. En yaygın yüzey şekli olan tepeler ve platolar, genellikle kireçtaşı ve tüf gibi kolay aşınabilen kayaçlardan oluşur. Bu nedenle erozyonla aşınmış ve yumuşak hatlara sahip bir arazi yapısı vardır.

Gaziantep'te çok yüksek dağlar bulunmamakla birlikte, özellikle kuzey ve kuzeydoğuda yükselti artar. Buradaki en önemli yükseltilerden biri Sof Dağı'dır. Ayrıca Amanos Dağları’nın doğu uzantıları da Gaziantep'in  batı sınırlarına doğru etkisini gösterir. Yükselti genellikle 600 ile 1000 metre arasında değişir. Gaziantep,  yaklaşık 850 metre rakımda, hafif engebeli bir plato üzerine kurulmuştur.

Akarsular bakımından Gaziantep çok zengin değildir. Ancak ilin doğu ve güneydoğusunda Fırat Nehri, önemli bir su kaynağı olarak yer alır. Ayrıca Fırat’a dökülen bazı küçük akarsular ve mevsimlik dereler de mevcuttur. Bu akarsular genellikle yaz aylarında kurur ya da debileri oldukça düşer.

Toprak yapısı bakımından Gaziantep’in büyük bir bölümü tarıma elverişli alüvyal topraklarla kaplıdır. Bu topraklar, özellikle Fırat’a yakın bölgelerde sulama imkânlarının da artmasıyla oldukça verimlidir. Gaziantep  genelinde zeytin, Antep fıstığı ve üzüm gibi ürünler bu verimli topraklarda yetiştirilir.

Bitki örtüsü bakımından Gaziantep, step (bozkır) görünümündedir. Ancak özellikle dağlık alanlarda ve bazı vadilerde orman kalıntılarına rastlanabilir. En yaygın doğal bitki örtüsü, kuraklığa dayanıklı çalılar, otlar ve maki türleridir.