남쪽과 북쪽으로는 높이 300m 이상의 높은 산지로 둘러싸이고, 서쪽과 동쪽으로는 높이 150m 내외의 구릉지로 둘러싸인 평지이다.
지질은 대구분지가 위치한 지역에는 하부 신라층군이 넓게 자리하고 있다. 북부 산지는 중성 화산암류를 비롯해서 불국사화강암 하부 낙동층군으로 이루어져 있으며, 남부 산지에는 중성 화산암류를 비롯해서 중성 및 염기성 화성암류와 반암류 등이 분포하고 있다.
최초의 대구분지는 금호강의 지류인 신천을 따라 남북으로 길게 발달한 평지로서 이 지역의 서부와 동부 지역에는 파랑상의 낮은 구릉지가 넓게 분포하여 있다. 구릉지로 둘러싸인 분지는 북부의 금호강 남안 지역과 신천 양안의 일부 지역에 비교적 넓은 충적지가 발달되어 있지만, 대구 시가지가 처음에 자리 잡은 지역은 침식평지가 우세한 곳이다. 파랑상의 낮은 구릉지는 대체로 임야나 밭으로 이용되고 충적지와 침식평지는 논으로 이용되어 왔다. 그러나 대구시의 인구가 급격히 늘어나고 시가지가 주변 지역으로 확장되면서 낮은 구릉지와 침식평지는 대부분이 주택지로 개발 · 이용되고 있다.
대구분지처럼 높은 산으로 둘러싸여 있는 지역은 분지기후를 나타낸다. 이 기후의 특징은 비구름의 통과가 어려워 비가 적고 건조하며, 여름은 무덥고 겨울은 추운 지역으로 기온의 연교차가 심하게 나타난다. 대구분지의 여름철은 도심부를 중심으로 동심원상의 기온분포를 보이는 열섬현상도 뚜렷하게 나타난다. 대구의 연평균 기온은 13.7℃이며, 최난월인 8월 평균기온은 26.1℃, 최한월인 1월은 0.2℃이다. 연평균 강수량은 1027.9mm에 불과하며, 대구는 전국에서 가장 더운 지역 가운데 하나로 유명하다.
촌락들은 대부분이 낮은 구릉지 주변이나 구릉지로 둘러싸인 침식평지에 입지하고 있었으나, 대구의 시역(市域)이 확대되면서 촌락 지역의 대부분이 도시화되었다. 대구분지는 충적지의 일부 지역을 제외한 대부분의 낮은 구릉지와 침식평지가 시가지화 되었다.