また、宇宙航空研究開発機構（JAXA）宇宙科学研究所相模原キャンパス（開所時は文部省宇宙科学研究所）があり、日本の宇宙科学の研究拠点として知られる。
地形.
相模川左岸の相模原台地上に位置する東部の平坦な旧相模原市域（中央区・南区および緑区東部）と、南の丹沢山地と北の高尾山・陣馬山などの間に広がる山地を相模川などが刻み、河岸段丘上にわずかな平坦面が散在する西部の津久井地域（旧津久井郡、緑区の大半）とに分けることができる。人口は東部に集中している。ただし、津久井地域のうち旧城山町東部は地形的に連続する旧相模原市域と合わせて相模原台地の一部として理解するのが適当である。直下には伊勢原断層が所在している。
相模野台地とも呼ばれる。相模川が作った扇状地が隆起して形成された洪積台地である。西側の相模川に沿って、気候変動や海水面の変化によって形成された河岸段丘が発達している。
江戸時代以降に行われた新田開発によって畑と雑木林の広がる景観となった。
緑区久保沢から下九沢、中央区上溝を経て南区下溝まで上段と中段（田名原面）の境をなす段丘崖は「横山」と呼ばれる。「ハケ」とも呼ばれる段丘崖の湧水を水源に鳩川、姥川、道保川が段丘崖に並行して南東へ流れるが、これはかつて相模川がこの堆積面上を流れていたときの流路跡であると考えられている。
これらの段丘面の下に現在の相模川による沖積低地が形成されているが田名よりも上流側では幅が狭く、川が南へ向きを変える南区当麻から磯部よりも下流側でようやく広がりを見せる。田名の望地河原や当麻、磯部地区が当市域内では数少ない水田地帯となっている一方、上流側の小倉橋、大島河原から水郷田名（田名久所［ぐぞ］地区）にかけての区域は大正期から風光明媚な景勝地として知られている。
地域.
深い谷をうがち谷底平野をほとんど持たない道志川の北側では、石老山、石砂山を経て山梨県上野原市と道志村の境をなす尾根筋が大きく道志川の側に偏って伸び、北の相模川の河谷へ向かって徐々に高度を下げる丘陵によって占められる。なお、山梨県側とは、道志川にかかる両国橋を通じてつながっている。
旧藤野町南部の牧野（まぎの）地区の集落は主にこの丘陵地の緩斜面に散在する。西に隣接する上野原市秋山地区からは秋山川が流入し、日連（ひづれ）大橋付近で相模川に合流する。