大同市位于39°54~40°44' N ,112°06'~113°33' E ，晋、冀、蒙三省交界处，曾为三代京都、两朝重镇，兼具汉蒙文化交融特色。大同市地处黄土高原北部，与内蒙古高原相邻，位于大同盆地，四面环山，平均海拔1000米，属于断陷盆地。从老第三纪（约2500万年前）开始到中新世（约2300万—1200万年前）， 由于印度洋洋板块和欧亚板块挤压碰撞冲击的远程效应以及太平洋板块俯冲的修饰作用，地壳强烈下陷，奠定大同盆地雏形。旧石器时期（距今300万年）大同为面积9000多平方千米的内陆湖--大同湖，周围是茂密的原始森林。距今10万年前，以许家窑人为代表大同早期人类以采集、渔猎为主，燧石取火，群居于大同湖周围。距今约3万年前，大同湖萎缩殆尽，桑干河形成。著名作家丁玲长篇小说《太阳照在桑干河上》中描述的桑干河纵贯南北，流经大同地区，哺育着世世代代的大同人民。
大同市位于中温带，温带大陆性季风气候区，降水量约400mm,主要集中在夏季。由于全球变暖，雨带近年北移，大同市降水量有所增加，并且降水时间也在逐渐变长。大同市海拔较高，且受风气候影响明显，四季分明。夏季最热月平均气温在20.8℃，比北京低4.2℃；城市绿化面积2018年已达42.8%；城市空气质量指数二级以上的良好天气全年达200~280天，优于全国81.2％的城市，整个夏天温暖凉爽，美丽如画。
大同市处于断裂构造带，有多处天然温泉，地热能资源丰富，有多处避暑度假别墅、国际温泉康养胜地；城郊观光农业园区、绿色采摘园区，农家乐、农耕体验驿站等初具规模；气候宜人，交通便捷，旅游集群状况高，环境承载力大，是全球炎热地区避暑之清凉"夏都"。
