属房总半岛西部流域。北为东京湾岸的临海工业区域，南为房总丘陵绵延的山间地带，市域南北较长。市原市面积达368.20平方公里，是千叶县最大的市町村，位居关东第14位。本市是千叶市南侧的工业都市。工业产品出货额位居县内第一。石化厂数量也是全国最高。内房线沿线为住宅区，是东京与千叶的卫星都市。中北部也有许多以临海工业区劳动者为主的住宅区。中南部则有许多高尔夫球场。牛久地域以南是完全的农村地带，养老溪谷周边的丘陵地带有许多登山客前往。2004年7月，本地出现关东观测史上第二高的40.2度。冬季南部寒冷。