大同地理环境处于南下阴山、东来燕山、北上吕梁山、太行山北方四大山脉的交叉通道,是大雁为首的中部鸟类南迁通道。西北部山脉属阴山山脉和吕梁山脉,主要有白登山、双山、二朗山、云门山、采凉山等;东南部山脉属太行山脉,主要有恒山、太白山、六棱山等。全市一般海拔在1000~1500米之间,最高处为阳高县境内六棱山黄羊尖(海拔2420米),最低处为灵丘县境内花塔村冉河出口处(海拔558米)。桑干河自西南向东北横贯全市,形成了周围高、中间低、两山夹一川的槽型盆地。