Nidelva renner gjennom byen fra sør mot nord, og munner ut i Trondheimsfjorden. Den flate landtungen som dannes ved elvas løp ligger sentrumsbebyggelsen. Videre østover mot fjorden preges landskapet av lavland og kulturlandskap, som derfra går videre til høyere platåer. Rundt Jonsvatnet i sørøst er landskapet preget av åser med høyder på omtrent 400 meter. Sørvest for Nidelva finner man Heimdalsplatået, og videre vestover finner man flate og fruktbare leirjordsområder, hvor man finner store jordbruksareal.