南充市全境跨四川省川北台陷、川中台拱2个二级构造单元的所在区域。川北台陷位于龙泉山断裂与华蓥山断裂之间。北起广元、南江，南至盐亭、平昌一带。南充市北部的阆中及南部、仪陇的一部分分布在川北台陷所在区域里。川北台陷的主体为梓潼（断）陷，其拗陷开阔，由侏罗系、白垩系和第三纪地层所构成，呈北50°～70°东走向。川中台拱位于龙泉山断裂与华蓥山断裂之间，川北台陷以南。南充市大部分在这个二级构造单元的所在区域之内，是一个侏罗系～白垩系红层广布的地区。根据物探、岩相、古地理环境及沉积厚度等特征分析，川中台拱的基底原为一个古老的基盘构造，从晚震旦系以来，经过多次隆升、拗陷、旋转运动而形成。这些旋扭构造是全川地壳厚度最薄的地方，大都不到40公里。
南充市地处四川盆地东北部，全市可分为北部低山区和南部丘陵区两大地貌单元。地貌从北向南倾斜，海拔256——889米。地貌类型以丘陵为主，浅丘带坝，中丘中谷、高丘低山类型地貌大体各占三分之一。
北部低山区是盆北低山区南部边缘部分，大致范围是阆中市的北部、南部县的西北部、仪陇县大部分，营山县境、仪陇河以东区域和蓬安县的北部。海拔一般为500——800米，相对高度200——300米。阆中市龙泉镇的天冒水山和营山县的陈大寨主峰，海拔都为888.8米，是南充市境内最高峰。北部低山区以嘉陵江为界，江西为剑门山支脉，江东属大巴山余脉。东西两部分的地貌形态差异较大。东部以桌状或台状低山为主，顶部较为平缓，长度百米至数千米，宽数百米。地貌上以单面山为主，一般是北坡陡峻，南坡平缓。
南部丘陵区大致包括顺庆、高坪、嘉陵三个区和西充县全部，阆中、营山、蓬安等县市的大部，以及仪陇县西南一小部分。由北向南地势逐渐降低，海拔由500米下降至256米。地貌由高丘逐渐变为低丘或低丘平坝。低中丘分布广，面积大，二者交互出现。岩层低于水平，岩质疏松，易于侵蚀。在长期的流水和嘉陵江干支流作用下，地表被切割成支离破碎的台阶状方山丘陵。丘坡多辟为梯田梯地，丘间沟谷发达，是稻田集中分布的地方。丘陵中偶有低山点缀。高坪与岳池交界的金城山，主峰海拔824.6米。由嘉陵江干支流冲积而成的平坝，呈串珠状分布于沿江两岸，尤以嘉陵江的一、二级阶地分布最广。从北向南，主要有阆中的七里坝、彭城坝，南部的满福坝，仪陇的新政坝，蓬安的金溪坝，顺庆的清泉坝、搬罾坝，嘉陵的都尉坝。这些平坝，长1——3千米，宽300——700米。水热充足，土质肥沃，灌溉便利，运输方便，是南充重要的粮食作物和经济作物产地。
南充市位于典型的中亚热带湿润季风气候区，具有四川盆地底部共同的气候特征：四季分明，冬暖、春早、夏热、秋雨、多云雾。但若和盆底南部长江河谷地带相比，又有气温偏低、暴雨较多的差异。若和川西平原相比，又有气温偏高，春雨比重大的区别。
南充市冬夏季风更替明显，冬季气流来自北部高纬地区，气温较低，降水少，但和同纬度的长江中下游地区相比，因南充位于盆地腹部，北有秦巴山地阻滞冷空气南下而较温暖。夏季多吹偏南风，气候炎热，降水集中。全市各地平均气温差别不大，年均温15.8℃——17.8℃，一月均温5℃——6.9℃，七月均温26℃—28℃。除山区外，霜雪少见，无霜期长达290——320天，≥10℃活动积温为4800℃——5700℃，农作物可一年两熟，越冬作物能安全过冬。北部低山区因地势较高，气温较低，垂直差异明显。
全市年降水量在980——1150毫米之间，大致由西南向东北递减。降水季节分配不均，夏季约占全年的45%，秋季约占25%，冬季约占5%，春季约占25%，降水变率较大。进入盛夏后，由于连续高温晴朗天气较多，使南充常有旱情发生，对农作物生长影响很大。尤其是中南部为四川盆地中伏旱严重地区之一。秋季受盆地地形影响，多秋雨绵绵天气，云量大，日照少，加之冬季多雾，多年平均日照仅136.73小时，是全省日照较少的地区，使农作物光合作用，营养物质的积累受到限制。
在地质构造、地貌及气候的综合作用下，南充市地表水系较为发达，属于嘉陵江流域，溪河众多，长度在10公里以上的河流约100条，流域面积在100平方公里以上河流约20条。嘉陵江从北向南、纵贯全境，流经阆中、南部、仪陇、蓬安4县（市）和顺庆、高坪、嘉陵3区，境内干流长271公里，是流经市域的最大河流。左岸较大的支流河有东河、构溪河，右岸较大的支流有白溪河、西河、西充河。以嘉陵江为干，这些河流交汇形成树枝状水系。此外，仪陇河、肖水河属于渠江水系，洋溪河属于涪江水系。市域内嘉陵江水系的特征是：（1）河道蜿蜒曲折，曲流发育，形成“九曲回肠”之状。河道弯曲系数一般都在2米以上，尤以蓬安的马回、高坪的青居等河段为嘉陵江最为曲折的地方。（2）流量大，季节分配和年际变化大。在广安市武胜水文站，嘉陵江干流年平均径流量为193.8亿立方米。受降水季节分配不均的影响，市域的河流径流的年内变化明显，大致是冬枯、春暖升，夏讯、秋汛终。河流径流的年际变化变化显著，武胜水文站测得嘉陵江最大年平均径流量超过1400立方米/秒，而最小年份才500立方米/秒，多水年比少水年高出1.75倍。（3）河流泥沙含量大。嘉陵江在长江各支流中含沙量仅次于汉水，市域内平均含沙量为1.97公斤/立方米，最大含沙量达11.7公斤/立方米，多年平均输沙量约1220吨，以细沙料物质为主。（4）航运条件好。嘉陵江可常年通行100——300吨级驳船，上达广元，下通重庆。东河在丰水期可通行小汽轮。
南充市的自然资源丰富。重点资源是土地资源。其特点是：1、土地类型的多样性。在地质、地貌、土壤、人类活动等主导因素的相互影响、相互制约下，全市形成了众多的土地类型。从土地所处的地形部位看，全市土地有河谷平坝地、丘陵地和低山地三大类型；从土地的物质基础——土壤看，有5个土类，10个亚类，31个土属，85个土种；从土地利用现状看，有8个一级地类、36个二级地类。2、空间结构的复杂性。（1）成层状结构，在垂直方向上土地类型从沿江河谷坝地——丘陵地一低山地形成明显的三层土地类型。（2）条带——树枝状结构，在水平方向上，大致顺江排列。多种多样的土地类型及其空间上有规律的分布，为农业的综合开发提供了良好的条件，也为非农建设用地提供了物质基础。3、人均土地少，宜垦土地后备资源有限。2002年，全市土地总面积12494平方公里，人均土地面积大大低于全国、全省平均水平，全市绝大部分宜垦地早已耕种，质量较好的宜垦地后备资源已为数不多。4、土地利用结构以农林为主，开发利用不平衡。其中耕地面积310712公顷，耕地的绝对量和相对数大，既反映了全市农业规模，也反映了人口压力大，垦殖指数高的实际，耕地是全市人民赖以生存的物质基础和衣食之源，其利用率较高，2002年水田旱地的面积分别是150498公顷和160214公顷，林地总面积365624公顷，森林覆盖率30.1%。森林储蓄量1227万平方米。
南充市水资源总量为400多亿立方米，主要存在形式有地表水和地下水。地表水中主要为地表径流中的过境水，它们构成了市域水资源的主体。粗略估算，全市多年平均径流深约335mm，地表多年平均径流总量为41.91亿立方米。以此计算，全市人均拥有水量为600立方米，每公顷耕地占有水12063立方米。大大低于全国、全省的平均水平。水能资源构成全市能源结构的主体，理论蕴藏量149万千瓦，可开发量为106万千瓦。水能资源主要分布在嘉陵江上，多年平均流量658——891立方米/秒，可修建水电站9级，总发电装机容量71.16万千瓦，年发电量36.94亿千瓦小时。已建有蓬安马回航电枢纽，南部红岩子航电枢纽，正在建设阆中金银台航电枢纽、高坪青居航电枢纽、仪陇新政航电枢纽、蓬安金溪航电枢纽。小龙门航电枢纽将于2003年底开工建设。
南充市地处四川省岩盐沉积盆地——南充盐盆的核心，地下盐矿资源极其丰富。该矿床赋存于三叠系中统雷口坡组和三叠系下统嘉陵江组中，为沉积的层状矿床，盐层平均埋深为2300——2850米。厚度为28——144米。含盐系地层分布广，发展较稳定，封闭条件好，保存完整。境内的南充构造仅钻穿了雷二层、嘉四层，盐层总厚度达101.5米。南充盐厂充65号、南3号、充2号井范围内储量即达111.5亿吨，可供工业开采的有33.5亿吨。南充盐卤资源为优质盐岩，氯化钠含量大于90%，最高达96.6%，盐岩矿床杂质含量小于10%，水不溶物小于3%，盐层顶板、底板均为厚约1——3米的灰白色硬石膏岩，界面清楚，便于水溶开采。据地震勘探资料分析，境内的南充构造和营山构造，可能是盐层最发育的地区。
南充境内震旦系（上统）至侏罗系，沉积岩厚度为6000——8000米。四川石油管理局等单位经过30多年的油气勘探，在侏罗系下统自流井群发现了凉高山组和大安寨组两个具有一定工业开采价值的油层，石油总储量达7779万吨。资料表明，凉高山油层为非均质的受岩性控制的裂缝性油藏，油井产量与所在的构造部位的裂缝发育程度密切相关。大安寨油层是一个非常规的、非均质的、受岩性控制的生物灰岩裂缝性油气藏，是川中地区的主要产油层。南充境内是大安寨油层产油气有利地区。
南充境内在侏罗系下统香溪群组、三叠系中统雷口坡组、二叠系下统枢霞组、奥陶系下统、震旦系上统灯影组发现六个天然气层，以油层伴生气居多，主要产于大安寨油层。在顺庆区至一立场构造及其以北至石龙场构造大约3000平方公里的范围属大安寨油层含油气有利富集区，可采储量达90亿立方米。香溪群潜力较大的构造有营山构造、公山庙构造。其主要特征是规模较大，褶皱较大较强，断裂相对发育，可以形成富集油气的裂缝发育带。特别是营山构造香四层有10个圈闭高点，圈闭面积达320平方公里，是川中地区构造断裂最发育的地带，具备形成大中型气田的基本地质条件。川中矿务局在营山县境内设置了营21、22、23号井，其中21号井列为原石油部全国七大油气直管井之一。此外，三叠系中统雷口坡组气藏，储层厚10米左右，地质储量2亿立方米/平方公里，地处该气藏的嘉陵区李渡镇有闭合面积14.5平方公里，地质储量计29亿立方米。
南充市地处亚热带常绿阔叶林分布带，天然植被以亚热带常绿阔叶林为主。植被组合特点因地而异。中部丘陵区主要为柏木林、次生灌丛、亚热带草丛。在土层深厚、保护较好的地段，柏木常与女贞、苦楝、黄连木、棕榈、油樟、桤木等组合成林；在土壤干旱瘠薄地段，则柏木多成疏林，常夹有麻栎、化香等喜阳耐旱植物组合成林。在沿嘉陵江古阶地发育的姜石黄壤上，成片分布有以白栎、麻栎、栓皮栎为主的栎类灌丛，这类灌丛近年来不断被成片的马尾松幼林所取代。在沙洲与河漫滩上，有以甜根子草、斑茅为主的蒿草群落，局部河岸有人工营造的以桤木为主的落叶阔叶林。北部低山区植被组合较中部丘陵区复杂。低山下部主要为柏木林，而低山上部山地黄壤主要为马尾松林和栎林。马尾松林下的灌木和草本，主要有乌饭树、映山红、枹栎、栓皮栎以及铁芒箕和白茅等。常绿阔叶林仅存于狭谷、陡崖或远离农耕区的低山顶部零星残存。优势树种有刺叶栎、包石栎、黄丹木姜子、香叶子与多穗柯等，另有三尖杉、红豆杉、青肤杨与酸枣等相伴。植物区系多样，品种繁多。珍贵植物中的苏铁、水杉、银杏等数量极少。名贵树木有楠木、雪松、剑阁柏、关刀柏、红豆树以及在阆中马鞍山一带才有的大黄连树、大菩提子树。全市属国家一类保护植物，仅有引进栽培的水杉1种；二类保护植物，野生的有香果树和狭叶瓶尔小草2种，栽培的有银杏和杜仲2种；三类保护植物，野生的有红豆树、八角莲、天麻3种。各类野生植物按经济用途分，有纤维、油料及芸香油、淀粉、烤胶、橡胶、药用、土农药、饲料等8类。农作物以水稻、小麦、高梁、甘蔗为主。其中尤以水稻、小麦、玉米和红苕为重要的粮食作物。大豆、花生、豌豆、绿豆、扁豆等种植较普遍。油菜是重要的经济作物，棉花、黄麻、红麻是轻纺工业的原料。
境内的野生动物由于现有森林、草地面积少，农田广布，限制了适生动物的种类和数量。亚热带农田动物多，其它类型的动物数量较少。全市野生动物资源尚保存有数百种，可分为兽类、鸟类、爬行类、两栖类、鱼类。
兽类，38种。除农田动物较多外，其余品种数量都少。兽类品种主要有赤狐、鼯鼠、褐家鼠、角菊头蝠、猪獾、青鼬、大灵猫、小灵猫、豹猫、果子狸、白腹巨鼠、社鼠、岩松鼠、复齿鼯鼠、麂子、刺猬、水獭、林麝、青猴、狼、野猪、毛冠鹿等。
鸟类，232种。其中繁殖鸟125种，非繁殖鸟117种。留鸟77种，夏候鸟44种，冬候鸟59种。狩猎鸟类有50多种，如苍鹭、池鹭、黑脸瑟鹭、夜鹭、赤麻鸭、绿翅鸭、斑咀鸭、青头潜鸭、金鸡、小斑鸠等。食虫鸟类100多种，如家燕、金腰燕、灰沙燕、虎纹伯劳、红尾伯劳、灰卷尾、黑卷尾、发冠卷尾、杜鹃、大山雀等。食谷鸟类10多种，如麻雀、山麻雀、竹鸡、金鸡、山斑鸡、白腰文鸟等。食虾水草鸟类20多种，如秋沙鸭、骨顶鸡、野鸡等。
爬行类，21种。品种有白条草晰、白草晰、虎班游蛇、锦蛇、乌龟、蹼趾壁虎、穿山甲、鳖等。
两栖类，12种。品种有中华大蟾蜍、日本林蛙、黑斑蛙、虎纹蛙、沼蛙、泽蛙、斑腿树蛙、饰纹姬蛙等。
鱼类，118种。为嘉陵江水系鱼类。鱼类中经济价值比较高的有草鱼、鲭鱼、鲤鱼、鲫鱼、鳙鱼、鳊鱼、鲶鱼、白鲟、河鳗、江团、青波等。
全市野生动物按其资源类型分，又可分为珍稀动物、毛皮革羽用动物、药用动物、渔猎动物和其它有关有益动物。
珍稀动物中属国家一类保护品种有黑鹳、白鲟（象鱼）2种。二类保护品种有豹、林麝、鸳鸯、大鲵等4种。三类保护品种有大灵猫、小灵猫、金鵰、小鸨、虎纹蛙等6种。
毛皮革羽用动物有15种，均为兽类。品种有草兔、鼬（猸子）、黄鼬、果子狸（青摇）、豹猫（狸子）、小麂、赤狐、獾子等。
药用动物有86种，均为脊椎动物。其中兽类24种，鸟类36种，爬行类13种，两栖类4种，鱼类9种。主要品种有麝香、大灵猫、小灵猫、水獭肝、赤狐、貉、黄鼬、獾、蝙蝠粪（夜明砂）、野兔粪（望月砂）、复齿鼯鼠（五灵脂）、雄家鼠粪（两头尖）、雄鼠睾丸（鼠肾）等，均可入药。鸟类有白鹭肝、野鸭羽毛、雉鸡、戴胜、啄木鸟、八哥、乌鸦、紫啸鸦、麻雀等。爬行类中的鳖甲、蛇胆（肝、油、蛋、粪、毒）均可入药。两栖类中的中华大蟾蜍，鱼类中的鲫、鲤、青鱼、草鱼、鳙鱼、泥鳅、黄鳝、乌龟，均有药用效果。
渔猎动物有149种，其中兽类11种，鸟类24种，爬行类6种，鱼类118种。猎用的兽类有草兔、果子狸、小麂、鼬獾、猪獾等。鸟类中的雉鸡类、雁、鸭、鸠鸽等。爬行类中的鳖。
其它有益动物中，大多数鸟类是害虫的天敌。从全市182种鸟的食物成分看，其中食虫鸟类118种，还有6种鸨、鸢、雀鹰等以鼠类为食。爬行动物中的蹼趾壁虎、蜥蜴、石龙子，两栖类中的黑斑蛙、沼蛙、泽蛙、饰纹姬蛙、中华大蟾蜍等均以有害昆虫为食。鱼类中的岐尾斗鱼等因其大量消灭孑孓而有益于人类。
全市饲养动物以家畜、家禽、淡水鱼类和桑蚕为主。此外，还有蜂、海狸鼠等。家畜以猪、牛为大宗，其次为羊、兔、马、骡、驴等，大牲畜极少。猪是区内最重要的饲养家畜。家禽以鸡、鸭、鹅最普遍。此外，还有鹌鹑等。淡水鱼类主要品种有鲤鱼、鲫鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼、革胡子鲶、罗非鱼。全市饲养家蚕极其普遍，家蚕品种繁多，且不断进化。
