地形地貌
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杭州全市土地面积中，山地丘陵占65.6%，平原占26.4%，江、河、湖、荡、水库等各类水体共占8%。具体来说，杭州市东北角属浙北平原，地势低平，海拔3～6米，河湖密布，也是城区主体所在。除东北角外，包括西湖群山在内的杭州市大部位于浙西中山丘陵区（属浙闽丘陵，浙闽丘陵又属东南丘陵[5]），主要山脉有龙门山脉、千里岗山脉、白际山脉、天目山脉等，有多座海拔超过1500米的山峰，其中全市最高点在白际山的清凉峰（1787米）；主城区内也多丘陵，主要有吴山、玉皇山、北高峰、半山、凤凰山等。杭州全市森林面积达112.73万公顷，森林覆盖率66.9%，居全国省会城市第一位[2]。
杭州大地构造处于扬子陆块区钱塘台褶带[6]。现代地震活动微弱，历史上有记载的最强地震为5级（吴越宝正四年，公元929年）[2]。
湖泊河流
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杭州市境内主要河流有钱塘江、苕溪、京杭大运河（浙江段干流）等。钱塘江发源于安徽省黄山市休宁县，总长609千米，杭州市境内220千米；苕溪发源于临安区太湖源镇，总长160千米，杭州市境内90千米；大运河以杭州三堡船闸至嘉兴桐乡乌镇为浙江段，总长83千米，杭州市境内56千米[2]。
杭州市境内有全省面积最大的湖泊新安江水库（又称“千岛湖”，为人工水体），水域面积达580平方千米。另外有1平方千米以上的自然湖泊5个，由大至小分别为6.39平方千米的西湖、4.17平方千米的南湖、3.05平方千米的湘湖、1.12平方千米的三白潭与1.01平方千米的白马湖[2]。
杭州湾是中国沿海潮差最大的海湾，以钱塘潮闻名[2]。
天气气候
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主条目：杭州气候
杭州市属亚热带季风气候（柯本气候分类Cfa），由热带海洋气团与极地大陆气团交替控制[7]，夏季高温多雨，冬季温和少雨[8]，形成亚热带常绿阔叶林[2][註 3]。
平均气候特征
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杭州四季分明，春秋较短，冬夏较长[註 4][9][2]，其中夏季最长，是最短的秋季时长的两倍以上[註 5]。春季回暖始于惊蛰前后，且仍多冷空气，冷暖转换迅速；夏初有闷热高湿的梅雨，梅雨时长和梅雨量年际差异较大，平均始于6月中旬终于7月中旬[註 6]；而后是晴热少雨[註 7]的盛夏伏旱，也是台风影响的集中期，台风的影响个数与程度同有较大年际差异。霜降前后起至来年春季多受冬季风影响；秋季降水最少，多“秋高气爽”[11][12]的天气；冬季以晴冷为主，有时有寒潮侵袭，降雪呈逐年减少的趋势[13]，常年平均初雪日12月27日[14][15]，雪日9.4天[16][註 8]，年平均最大雪深6cm。[2]
杭州（58457）常年气候季节划分
春季
夏季
秋季
冬季
起始日期
3月9日
5月16日
10月3日
12月2日
季节长度
68天
140天
60天
97天
杭州年平均气温17.5℃，且呈变暖趋势，21世纪以来均在17℃以上，2021年与2023年均高达18.8℃[17]。年平均降水量1483.3毫米[17]，年均雨日146.9天[註 9]（全年约40%日子有降水）；降水主要集中在5—9月的汛期，每年浮动较大，最多年为最少年的2.5倍。年均日照时数1644.8小时，年较差同样较大，太阳能资源不稳定。[2]
杭州市
氣候圖表
㋀
㋁
㋂
㋃
㋄
㋅
㋆
㋇
㋈
㋉
㋊
㋋
93
9
2
90
11
4
137
16
8
114
22
13
126
27
18
263
29
22
166
34
26
173
33
25
114
29
21
74
24
16
75
18
10
60
11
4
平均最高及最低溫度以攝氏（℃）表記
降雨總量單位為毫米（㎜）
英制單位換算
㋀㋁㋂㋃㋄㋅㋆㋇㋈㋉㋊㋋
3.7
47
36
3.5
52
39
5.4
61
46
4.5
72
55
5
80
64
10
85
71
6.5
93
78
6.8
92
78
4.5
84
71
2.9
74
60
3
64
50
2.4
52
40
平均最高及最低溫度以華氏（℉）表記
降雨總量單位為英吋（㏌）
杭州国家基准气候站气象数据
平均数据为最近3个年代（1991—2020年），极端数据为建站（1951年）以来
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
全年
历史最高温 °C（°F）
25.4(77.7)
28.5(83.3)
34.0(93.2)
35.1(95.2)
37.6(99.7)
39.7(103.5)
41.3(106.3)
41.9(107.4)
38.7(101.7)
38.4(101.1)
31.5(88.7)
26.5(79.7)
41.9(107.4)
平均最高温 °C（°F）
17.6(63.7)
22.7(72.9)
26.9(80.4)
31.3(88.3)
34.2(93.6)
35.9(96.6)
38.5(101.3)
38.0(100.4)
35.3(95.5)
30.6(87.1)
26.2(79.2)
19.1(66.4)
38.9(102.0)
平均高温 °C（°F）
8.6(47.5)
11.2(52.2)
15.9(60.6)
22.1(71.8)
26.9(80.4)
29.2(84.6)
34.0(93.2)
33.4(92.1)
28.7(83.7)
23.6(74.5)
17.7(63.9)
11.3(52.3)
21.9(71.4)
日均气温 °C（°F）
5.3(41.5)
7.1(44.8)
11.1(52.0)
17.0(62.6)
22.0(71.6)
25.0(77.0)
29.3(84.7)
28.7(83.7)
24.5(76.1)
19.3(66.7)
13.3(55.9)
7.4(45.3)
17.5(63.5)
平均低温 °C（°F）
2.4(36.3)
4.0(39.2)
7.6(45.7)
12.9(55.2)
18.0(64.4)
21.8(71.2)
25.6(78.1)
25.4(77.7)
21.4(70.5)
15.8(60.4)
10.0(50.0)
4.3(39.7)
14.1(57.4)
平均最低温 °C（°F）
−3.5(25.7)
−1.7(28.9)
1.3(34.3)
6.3(43.3)
12.6(54.7)
17.5(63.5)
21.9(71.4)
21.6(70.9)
16.7(62.1)
9.9(49.8)
3.1(37.6)
−2.4(27.7)
−4.3(24.3)
历史最低温 °C（°F）
−8.6(16.5)
−9.6(14.7)
−3.5(25.7)
0.2(32.4)
7.3(45.1)
12.8(55.0)
17.3(63.1)
18.2(64.8)
12.0(53.6)
1.0(33.8)
−3.6(25.5)
−8.4(16.9)
−9.6(14.7)
平均降水量 mm（英寸）
93.3(3.67)
89.8(3.54)
136.5(5.37)
113.7(4.48)
125.9(4.96)
262.6(10.34)
165.7(6.52)
173.1(6.81)
114.3(4.50)
73.6(2.90)
75.2(2.96)
59.7(2.35)
1,483.4(58.4)
平均降水天数（≥ 0.1 mm）
12.4
11.5
15.0
13.8
13.3
15.4
12.2
13.7
11.2
8.1
10.6
9.7
146.9
平均降雪天数
4.2
3.0
0.6
trace
0
0
0
0
0
0
0.3
1.3
9.4
平均相對濕度（％）
74
73
72
70
71
79
73
75
76
73
75
72
74
平均午後相對濕度（％）
54
53
50
47
48
59
53
54
55
51
54
51
52
月均日照時數
95.4
93.6
120.0
146.4
161.5
118.3
206.3
189.6
139.7
141.2
118.3
114.5
1,644.8
日均日照時數
3.1
3.3
3.9
4.9
5.2
3.9
6.7
6.1
4.7
4.6
3.9
3.7
4.5
数据来源：中国气象局[18]（备注：“午后相对湿度”这里指日最小相对湿度）
杭州夏季炎热，高温（≥35℃）事件发生频率较高，且呈逐渐增加的趋势，与福州、重庆一起被中国气象频道及民间称作新“三大火炉”[19]。常年市区年均高温天数33天[17]。
此外，考虑整个杭州市域，西部有天目山等山地丘陵，东北为钱塘江入海口受杭州湾洋面影响，整个杭州市域气候有垂直地带性差异和地区性差异；有山谷风和海陆风现象[2]。即使在中心城区内，受西湖、西湖群山、半山等影响，仍有明显的地域小气候存在[20]。
极端气候特征
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杭州21世纪前未测得40℃以上的极端高温，2003年首次出现以来（截至2023年）已共发生了36天[21]。在2013年中國南方夏季高溫熱浪中，杭州成為高溫重災區，出现了14天最高氣溫超過40°C；2022年夏，遭遇了更严重的热浪，创下了连续高温35天[22]，全年高温59天[2]，极端高温41.8℃[23]等的多项历史纪录。
杭州梅雨时节及台风影响时最可能有暴雨（24小时降水≥50mm）出现，极端降水频率呈逐年增加趋势[24]，日降水量最大纪录为246.4mm（2013年10月7日为台风“菲特”所创造）[25]。
杭州历史积雪纪录为2008年雪灾时创下的31cm[26]。
1956年8月2日，受5612号台风温黛影响，杭州拱宸桥观测站（海拔5.3米，当时的杭州国家气象站所在地）最低气压陡降至958.7百帕，换算成海平面气压959.3百帕，这是杭州最低气压纪录[27]。
资源环境
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杭州市水资源总量128.08亿立方米，人均1034.90立方米（2022年）；尽管按水资源总量看属中国大陆多水带（东部平原）至丰水带（西部山区），但人均仅全国平均水平的一半、世界平均水平的1/8，属缺水型城市[2][28][29]:39。
杭州市矿产资源包含能源（煤、铀、地热等4种）、金属（铁、铜、银等22种）、非金属（优质石灰岩、建筑用石料等51种）、水气（矿泉水和地下水2种）4类共83个矿种[2]。
杭州市土壤总面积15027平方千米，其中以红壤分布最广（占总面积一半以上），其次为水稻土（占14%左右）[2]。
新安江水库建成于1959年9月，是中国东部沿海地区最大的水库，下游的新安江水电站是1949年中华人民共和国成立后建成的第一座大型水电站。
杭州市至少有维管植物（包括蕨类植物与种子植物）190科、899属、2070种，有国家重点保护野生植物31种，其中一级保护的有中华水韭、长喙毛茛泽泻、银杏、南方红豆杉、天目铁木、秃杉、莼菜7种，尤其是天目铁木为杭州所特有。杭州市有陆生野生动物506种，其中国家级重点保护动物74种（一级11种、二级63种）；鱼类178种，其中国家级重点保护动物4种（一级1种、二级3种）。天目山、清凉峰被列为国家级自然保护区[2][29]:94。