延吉市东、南、北三面环山，西面开阔，中间平坦，呈长白山马蹄状盆地。平均海拔高度150米。地势北高南低，地形为丘陵状起伏。境内河流皆图们江支流，主要有布尔哈通河、烟集河和海兰江。区内土质主要为灰棕壤土、水稻土、冲积土、草甸土和黑土等。

延吉由于地处高纬度地带的山林盆地，故呈大陆性气候特点。春季干燥多风，夏季温热多雨，秋季凉爽少雨，冬季漫长寒冷，属中温带半湿润气候区。年平均气温摄氏5.5度，全年无霜期160天，年平均降水量479.0毫米产，平均日照2447.2小时，结冰日164天。延吉市境内河流皆为图们江支流，主要有布尔哈通河、海兰江、朝阳河和烟集河。

延吉市地下有储量大、品种多、质地好的煤炭、石油、天然气、大理石、麦饭石、硅灰石等多种矿产。延吉种植和养殖资源主要有水稻、玉米、大豆、蔬菜、家畜、家禽、参茸及熊胆等。延吉地处长白山区，森林、矿产、土特产资源丰富。地上的700多平方公里茂密的森林和肥沃的草原，900余种经济植物和数十种珍贵野生动物。人参、貂皮、鹿茸被誉为东北三宝。盛产苹果梨、人参、鹿茸、烟叶及各种山野菜。