东莞市地质构造上，坐落罗浮山断缘的北东向博罗大断裂南西部、东莞断凹盆地中。地势东南高、西北低。地貌以丘陵台地、冲积平原为主，丘陵台地占44.5%,冲积平原占43.3%，山地占6.2%。东南部多山，尤以东部为最，山体庞大，分割强烈，集中成片，起伏较大，海拔多在200-600米，斜度30℃左右，银瓶嘴山主峰高898.2米，是东莞市最高山峰；中南部低山丘陵成片，为丘陵台地区；东北部挨近东江河岸，陆地和河谷平原分布其中，海拔30-80米之间，斜度小，地势起伏和缓，为易于积水的埔田区；西北部是东江冲积而成的三角洲平原，是地势低平、水网纵横的围田区；西南部是滨临珠江口的江河冲积平原，地势平坦而低陷，是受潮汐影响较大的沙咸田地区。东莞控东江和广州水道出海之咽喉，有海岸线115.94公里（含内航道），海域面积15000公顷，浅海滩涂面积4500公顷，主航道岸线53公里，虎门港湾是建设深水港的杰出地址。

东莞东莞市属亚热带季风气候，长夏无冬，日照充足，雨量充分，温差振幅小，季风显着。2005-2009年，年平均气温为23.1℃。最暖为2006年，年平均气温为23.6℃；最冷为2008年，年平均气温为22.7℃。一年中最冷为1月份，最热为7月份。年极端最高气温37.8℃（出现在2006年8月20日），年极端最低气温3.1℃（出现在2008年12月23日）。日照时数充足，2005-2009年平均日照时数为1873.7小时，占全年可照时数的42%。其中，2009年，日照时数最多，达2059.5小时，占全年可照时数的46%；最少是2006年，仅有1558.1小时，占全年可照时数的35%。一年中2-3月份日照最少，7月份日照最多。雨量集中在4-9月份，其中4-6月为前汛期，以锋面低槽降水为多。7-9月为后汛期，台风降水活跃。2005-2009年年平均雨量为1819.9毫米。最多为2008年，年雨量2074.0毫米；最少为2009年，只要1547.4毫米。常受台风、暴雨、春秋干旱、寒露风及冻害的侵袭。

石马河(4)东莞市主要河流有东江、石马河、寒溪流。市境96%属东江流域，东江干流自东北角惠州市惠城区、博罗县之间入境后，沿北部边境自东向西行至桥头镇新开河口。有发源于深圳市宝安区的石马河流入，至企石镇有企石河流入。至石龙镇分出东江南支流后，东江北干流续流至石滩，与来自增城市的支流汇流，经石碣镇、高埗镇、中堂镇、麻涌镇的大盛村注入狮子洋；东江南支流斜向西南，在峡口社区接纳来自市境中部的寒溪流，峡口以下有三支较小的支流牛山水、蛤地水和小沙河，自东向西汇，入流经石碣镇、莞城街道、道滘镇、厚街镇、沙田镇于泗盛注入狮子洋。东江北干流与南支流之间为东江三角洲的河网区。

划定了1103平方公里、占东莞土地面积的44.7%的市域生态线范围，在生态控制线范围内严格控制开发建设项目，构筑起东莞的“生态高压线”。建成大岭山、大屏障等15个森林公园，面积达350平方公里，全市森林覆盖率达36%，构筑起从东北到东南的森林生态屏障。

全市林地面积超过600平方公里，林地绿化率达98.5%。建立了莞香等15个野生植物保护群落，在松山湖、同沙湖、横岗湖、茅輋湖、佛灵湖等湖泊划定生态保护区。

在寸土寸金的市中心区，规划保留了42平方公里的同沙生态公园；在长安、虎门等沿海城镇栽培红树林1200多亩；占地1.7平方公里的大王洲湿地公园。