Степногорск расположен в 200 км к северу от Астаны. Характер поверхности территории неоднородный: мелкосопочник, невысокие горы (холмогорья), слаборасчлененные равнинные и речные долины. Формирование контрастных форм рельефа обусловлено сложностью геологического строения и всем ходом геологической истории.
В геологическом отношении территория степногорского региона сложена сильно дислоцированными метаморфическими сланцами, кварцитами, песчаниками и известняками палеозоя. В недрах выявлены месторождения золота, урана, молибдена, железа, фосфора, гранита, угля каменного, кварцевых песков и другие полезные ископаемые.
Климат. Климат континентальный и засушливый. Основной климатообразующий фактор — солнечное сияние, его продолжительность составляет 2200 часов в год, максимум приходится на июль. Средняя температура января -18,5°. Абсолютный минимум в различных районах области 54°С. Средняя температура июля 22,5°С. Максимальная температура воздуха достигала 44°С. Наиболее высокая относительная влажность воздуха отмечается в зимнее время. В ноябре-марте средняя месячная величина ее составляет на большей части территории 80-82%. В мае-июне отмечается самая низкая относительная влажность воздуха (54-56%). Среднегодовое количество атмосферных осадков составляет 35,0 мм. Максимум осадков — 54 мм приходится на июль, минимум — на февраль — 23 мм. Среднегодовая скорость ветра составляет 5,3 м/с. Наибольшие среднемесячные значения скорости ветра приходятся на март (6,2 м/с). Минимальные среднемесячные значения скорости ветра отмечаются в августе (4,4 м/с).
Град наблюдается в теплое время года, и падает сравнительно редко, иногда полосами несколько километров в длину и ширину. Метели повторяются часто; число дней с метелью колеблется от 20 до 50. В степных районах области, число дней с пыльными бурями может достигать за год — 40; с туманом 24-70. Повышенное туманообразование наблюдается марте-апреле и декабре.
Снежный устойчивый покров образуется обычно в середине ноября на срок 130-150 дней и за зиму достигает высоты 20-22 см. Весна наступает во 2-й половине марта и длится 1,5-2 месяца. Повышение температуры до 0° С происходит обычно в начале апреля. Одной из характерных черт климата является резко выраженная засушливость. Сильные засухи наблюдались в 1955, 1957, 1963, 1965, 1967, 1982, 1984, 2010 годах.
Регион известен историческими реками — Селеты и Аксу. Селеты — река бассейна реки Иртыш, длина 407 км, в том числе в пределах области 302 км. площадь водосбора 18,5 тыс, кв. км. берет начало от слияния ручьев в 7 км. к северо-востоку от села Елизаветинка. Берега высокие, крутые, местами скалистые. Питание – снеговое, летом река мелеет. Замерзает Селеты в начале ноября, вскрывается в апреле, толщина льда на плесах 130 см. Вода пригодна для питья, используется для водоснабжения близлежащих населенных пунктов, а также для лиманного орошения пойменных лугов, полива огородов.
Рядом с городом протекает река Аксу – это мелкая степная речка, текущая в сторону Прииртышской равнины. В настоящее время из-за искусственных запруд, в ней нет стока воды. Русло ее – это цепь карасу — болотистых западин, поросших камышом. Однако в древности река имела постоянный водный режим и была обжита, начиная с древнекаменного века до средневековья. Около реки найдены исторические памятники.
