Den nordlige del av Shaanxi er del av en ørken som dominerer store deler av Indre Mongolia. Sønnenfor, i provinsens sentrale deler, er den av det nordkinesiske løssplatået. Qinlingfjellene løper på tvers, fra øst til vest, i de sørlige sentrale deler, og sør for fjellene er klimaet subtropisk.