南、中、北三段。南部山区山势险陡，主峰塔儿山海拔1714米。大同煤田主要分布于此。中部山区，最高峰为大钟山，海拔1417米，是大同中部制高点。北部山区群山交错，沟深坡陡，最高峰银星山海拔1565米，野孤岭海拔1201米，与东南部马铺山构成大同北部门户、京包铁路咽喉。西北部丘陵、山地交错，沟谷纵横， 地形复杂。大同地区分布有着名的大同火山群。此外有奇特的大同土林景观。
水文.境内主要河流有御河、十里河、口泉河、淤泥河。雨季河水暴涨，平时水量极少，但仍然给北京供水，较大水库有册田水