神农山风景名胜区在该市市区西北23公里的太行山南麓，地理座标介于北纬35°11′30″—35°19′；东径112°44′——113°02′之间，面积96平方公里，内有8大景区136个景点。
1、地质地貌
神农山风景名胜区属太行山南端前沿中山地段，整个地势北高南低，海拔在250—1116.9米之间。其中草凹岭、紫金顶、小月顶、铜沟顶等海拔都在1000米以上。山势陡峻，奇峰林立，沟壑纵横，生境多样。因受地质构造运动，流水长期侵蚀切割及石灰的淋溶作用，形成许多悬崖、深沟峡谷和天然溶洞。沟谷深切，高度在百米的悬崖举目可见，深沟终年不见阳光，阴森逼人。整个地形可分为三类：一是险坡悬崖 地带，分布在太行山南沿1～2公里地段，从海拔200米拔地而起，突然升高到700～800米，坡度在45°—90°之间，岩石裸露，土壤瘠薄，植被稀疏，多为险坡悬崖，人们难以攀登。二是险坡缓冲地带，海拔在700米～900米之间，人称二站，坡度在20°左右，土层深厚，植物生长良好。三是山顶缓平地带，面积较大，地势平缓开阔，形成许多小平地、小盆地，水份条件好，多为酸性土壤，适宜多种植物生长。
2、水文
自然保护区属黄河水系，是仙神河、云阳河、逍遥石河、丹河的发源地和上游，这几条河汇集沁河注入黄河。源头地区地形复杂，形成许多半辐射状的山涧溪流，沟谷深幽，河道狭窄，多弯曲，比降大。有些地段流水洪积成积梯瀑布。河水流量随季节变化，汛期 多雨，流量大；冬春少雨，流量小，甚至断流成为季节性河流。保护区内由于山高林密，植被复盖率高，降雨量较平原多，加上石灰岩淋溶的结果，形成许多山泉，终年不枯，有的沟底形成地下河，水声潺潺，却不见流水。水质良好，据同济大学化验测试，富含多种矿物质，有益于人体健康，可饮用。
3、气候
神农山风景名胜区位于暖温带，属大陆性季风气候，四季分明。春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季晴和日长，冬季寒冷干燥。据沁阳市气象站观察：年平均气温14.3℃。一月份最冷-2℃，极端最低气温-17.6℃；七月份最热，平均气温27.4℃,极端最高气温42.1℃。全年大于10℃的活动积温4692.2℃。年平均日照时数2496小时，日照率57%。无霜期219天。年平均降水量 619毫米，多集中在7、8、9三个月，占全年降水量的70%，水热同期。冬季雨量占全年降水量 的10%，春季降水约占全年降水量的20%。由于地处太行山南沿，华北平原与山西高原过渡地段，山高林密，地形复杂，既阻挡西北寒流的侵袭，又截留了东南沿海暖湿气流，形成独特的小气候，降雨量较平原偏多，空气温度偏高，夏季气温较平原低6～8℃。太行山虽是我国有名的干旱地区，但在神农山风景名胜区的沟底和悬崖下多有泉水涌出，潺潺流水，终年不竭。独特的气候，复杂的地形，形成了许多小气候和小生境，有利于多种动植物繁衍生息。