地形多样，土地肥沃。泰安市土地总面积77.62万公顷，耕地35.46万公顷，人均占有耕地0.06公顷。山地、丘陵、平原、洼地、湖泊兼备。山地集中分布在境内北部和东部。泰山雄居泰城以北，其主峰玉皇顶海拔1532.7米，为山东省第一高峰。丘陵主要分布在岱岳区西北部、新泰西南部、宁阳东部、肥城盆地边缘及东平北部。平原主要分布在山麓及河流沿岸，土质肥沃。山东省著名四大山麓平原之一的泰莱肥宁平原，大部分在泰安市境内。
矿产资源种类繁多。共发现矿种58个，探明储量493.04亿吨，占全省探明固体矿产的59.4%。储量大的主要有煤、铁、石膏、自然硫、岩盐、钾盐、花岗石、石灰岩、耐火土等，潜在总价值2.63万亿元，占山东省矿产资源潜在总价值的58.44%，居全省第一位。煤主要分布在新泰、肥城、宁阳、东平境内，探明储量25.48亿吨。自然硫矿系国内发现唯一的沉积型自然硫矿床，矿石储量31.9亿吨。铁矿主要分布在岱岳区、新泰、肥城、东平等地，探明储量4.95亿吨，占全省铁矿总量的22%，居全省第三位。石膏主要分布在大汶口一带，探明储量360亿吨，居全国首位。岩盐分布在大汶口盆地，地跨岱岳区、肥城，面积36.4平方公里，探明储量75.21亿吨。石灰岩6个县（市、区）均有分布，探明储量2.91亿吨。花岗石主要分布在泰山区、岱岳区、新泰、肥城等地，探明储量1.8亿立方米。品种主要有泰山红、泰山花、泰山青、吉祥绿、龙岗红等。耐火粘土主要分布新泰、肥城、宁阳等地，储量627万吨。
水利资源比较充足。水资源总量19.22亿立方米，人均占有水资源355立方米。大汶河为泰安最大的河流，境内流域面积6457平方公里。东平湖库容40亿立方米，是山东省第二大淡水湖。
旅游资源得天独厚。这里有被誉为“天下第一名山”“五岳独尊”的泰山，有国家森林公园徂徕山、腊山，省级森林公园金牛山、莲花山、神童山等。全国重点文物保护单位有大汶口遗址、岱庙、冯玉祥墓、齐长城、白佛山石窟造像、经石峪《金刚经》刻石、唐《纪泰山铭》摩崖、白佛山石窟造像、泰山古建筑群、洪顶山摩崖、京杭大运河等。省级文物保护单位有泰山碧霞祠、徂徕山摩崖石刻、司里山摩崖造像、范明枢墓、萧大亨墓地石刻、徂徕山革命遗址等。省级风景名胜区有古“水泊梁山”遗存水域——东平湖，被列入世界吉尼斯大全的肥城十万亩桃园，被誉为天下斗蟋第一虫的中华蟋蟀友谊大赛所在地宁阳蟋蟀园等。泰山被国务院列为第一批国家级重点风景名胜区以来，又相继被联合国教科文组织列为世界文化与自然遗产，被国家建设部评为“文明山、安全山、卫生山”，被国家旅游局列入“中国旅游胜地40佳”和全国首批AAAAA级景区，被《今日国土》杂志社推选为“中华十大名山”之首。
气候适宜，物产众多。境内气候属暖温带大陆性半湿润季风气候区，寒暑适宜，光温同步，雨热同季。由于受地形影响和地域上的差异，形成多个局部小气候区。泰山山顶年平均气温5.4℃，徂徕山前、柴汶河畔的高温小区年平均气温14℃以上。这些不同类型的小气候区，催生出众多物产。粮食作物主要有小麦、玉米、地瓜、大豆、大麦等。经济作物主要有花生、芝麻、棉花、大麻、烟草等。岱岳区大汶口花生、黄芽白菜，新泰花生、芹菜、密刺黄瓜，肥城边院有机蔬菜，宁阳大刺黄瓜、辣椒等均属优质品种。经济树种主要有苹果、梨、桃、板栗、核桃、石榴、红枣、樱桃等。泰山板栗、泰山大红石榴、肥城桃、宁阳大枣、新泰天宝樱桃、马家寨子香椿芽，为地方优质品种，栽培历史悠久。名贵药材有泰山赤灵芝、何首乌、四叶参、紫草、黄精等。畜禽品种主要有宁阳、东平一带的鲁西黄牛，为全国四大良种牛之一，役肉兼用。小尾寒羊主产地东平，列为全省小尾寒羊保种基地。地方品种有新泰大黑山羊和东平湖麻鸭等。野生珍稀动物有国家一类保护动物大鸨，国家二类保护动物红角鸮、苍鹰等。水生动物以东平湖、稻屯洼为最多，主要有中华绒螯蟹、鳖、虾、蚌等。鱼类有鲫、鲤、鲢、草鱼等。泰山涧溪中的赤鳞鱼，被列为省级保护的濒危鱼种。汶河鳜鱼属地方名品。水生植物主要有东平湖藕、芡实、菱角、苇、蒲草等。