福建省的三明市位于福建省中部偏西北的位置，地理坐标大致在北纬25°30′至27°07′，东经116°22′至118°39′之间，总面积达到了22965平方公里。它东面与福州市为邻，西面与江西省接壤，南边与泉州市相邻，北边则靠近南平市，西南方向则与龙岩市毗邻。

三明市属于沿海低纬度区域，气候类型属于中亚热带季风气候。宁化、清流、建宁、泰宁、明溪、将乐等地的高海拔山区呈现出典型的中亚热带气候特征，而南部、东南部的尤溪、沙县、三明市区以及永安、大田等地区的低海拔区域则具有明显的南亚热带气候特点。

总体而言，三明市的气候温暖湿润，四季分明，雨量充沛。夏季多东风炎热多雨，冬季则多东北风寒冷干燥。由于地形差异较大，造成了局部性的小气候，特别是在垂直分布的小区域气候差异更为明显，形成了“一山有四季，十里不同天”的立体气候特点。

三明市的地质结构非常丰富，从下元古界到新生界共有12个地层单元，包括变质岩、侵入岩、火山岩、沉积岩四大岩类。其中，最古老的岩石层位于建宁一带的晚太古代天井坪组，是华夏古陆核的组成部分，代表福建省最古老的岩石层。

三明地跨福建三大构造单元，地质结构上存在四条断裂带：沙县—南日岛北西向断裂带，途经泰宁、将乐、沙县、尤溪等地；永安—晋江北西向断裂带，途经明溪、永安、大田等地；邵武—河源北东向断裂带，途经泰宁、建宁、宁化等地；政和—海丰北东向断裂带，贯穿尤溪、大田、永安、沙县及三明城区。

三明市地形以中低山及丘陵为主，北西部为武夷山脉，中部为玳瑁山脉，东南角依傍戴云山脉。这里的峰峦耸峙，低丘起伏，溪流密布，河谷与盆地错落其间。全境地势总体上西南部较高，北东部较低，海拔最高的建宁白石顶达到1858米，最低海拔为50米。