대부분의 지역이 높지 않은 산지로 되어 있으며, 북서부의 산지대로부터 두만강 연안과 동해안으로 가면서 점차 낮아져 평탄한 평야 지대를 이룬다. 시의 중앙과 서쪽 경계를 따라 함경산줄기의 지맥인 송진산줄기가 있고, 이를 따라 송진산[1,146m], 유현덕산[853m], 보로지봉[816m], 대안산[518m] 등 높은 산들이 자리 잡고 있다. 동북쪽 두만강 연안은 주로 구릉성 산지와 평야로 되어 있는데, 이곳에는 증산봉, 우암산, 구룡산, 두리봉 등 200m 안팎의 산들이 솟아 있다.
하천으로는 시의 동북쪽 경계를 이루는 두만강이 있다. 두만강에는 은계섬, 벽신포섬, 사회섬, 증산섬, 큰섬 등 강의 수로 변화와 퇴적작용으로 형성된 크고 작은 모래섬이 있고, 어귀에는 삼각주가 형성되어 있다. 서부 지역에는 소청천, 후창천 등 20여 개의 소하천이 있으며, 길이가 짧고 유속이 빠르다. 배이덕산에서 발원하는 소청천에는 여름철에 바다에서 송어가 올라오며, 상류에는 새고개폭포, 가매골폭포 등이 있다.
두만강 연안과 남동부에는 서번포, 동번포, 흑지, 만포 등의 자연 호수가 형성되어 있다. 해안은 침강해안과 퇴적해안으로 드나듦이 복잡하고, 조산만과 나진만, 유진만 등 크고 작은 만들이 있다. 앞바다에는 알섬, 붉은섬, 비파도, 안섬, 소초도, 대초도, 괴도, 쌍섬 등이 산재하여 있다. 선봉만 일대에서는 수산업이 행하여지고, 자연 호수가 형성된 곳에는 양식장이 형성되어 있다.
대부분의 토양은 갈색산림토이고, 충적토와 논토양도 분포되어 있다. 금을 비롯하여 여러 가지 비철금속광이 매장되어 있다. 기후는 차고 안개 일수가 많으며, 바람이 세게 부는 것이 특징이다. 연평균 기온 6.1℃, 1월 평균기온 -8.7℃, 8월 평균기온 20.7℃이며, 첫서리는 10월 6일경, 마감서리는 5월 6일경에 내린다. 연평균 강우량은 700∼788㎜이다.
산림은 전체 면적의 77%이다. 해안 지역은 소나무가 많으나, 산지로 올라가면 참나무와 피나무가 많다. 웅상리와 백학리에는 잣나무가 많이 자라고, 우암리에는 북한에서 천연기념물로 지정한 우암산벚나무가 있다. 또 송진산 일대는 송이 산지로 유명하다.
조선시대에 경흥도호부(慶興都護府) 관할 지역이었다. 1895년 경성부 경흥군이 되었다가, 1896년 함경북도 경흥군이 되면서 10개 면을 관할하였다.
1914년 종성군 풍해면을 편입하여 경흥면 · 웅기면 · 풍해면 등 6개 면으로 개편되었고, 1933년 신안면의 나진 지역이 나진읍으로 신설되었다. 1936년 신안면과 풍해면을 병합하여 나진부가 되었고, 1940년 나진시로 승격하였다.
1949년 나진시가 폐지되면서 나진면과 풍해면 등 나진시 지역과 부령군의 부거면 · 관해면 · 삼해면 · 연천면을 통합하여 나진군을 신설하였다. 1952년 나진군 풍해면과 관해면, 나진면의 12개 리, 삼해면의 6개 리, 부거면의 5개 리를 통합하여 나진군으로 개편하고, 경흥군 웅기면과 노서면, 화방면의 1개 리, 경흥면의 3개 리, 나진면의 1개 리를 통합하여 웅기군을 신설하였다.
1967년 나진군과 웅기군을 병합하여 나진시가 되었으며, 1981년 나진시 웅기군이 선봉군으로 개칭되었다. 1991년에 나진-선봉 지역이 자유경제무역지대로 지정되면서, 1993년 나진-선봉시가 되었다. 2000년 8월 나진-선봉시의 나진구역과 선봉군이 직할시로 승격하였다. 이때 나진구역의 ‘나’ 자와 선봉군의 ‘선’ 자를 조합하여 '나선(羅先)'이라는 지명이 생겨났다. 2004년 다시 나선특급시로 승격하였고, 2010년에는 나선특별시로 승격하였다.
남한, 북한, 중국, 몽골, 러시아 등 5개국이 참여하는 두만강 지역 개발 계획을 앞두고 만들어진 경제특구이다. 유일하게 외국인이 비자 없이 출입할 수 있는 지역이며, 북한에서는 나선을 특별시로 지정함으로써 북한 내 무역의 거점 지역으로 만들고자 하였다. 나진항의 경우 중국 및 러시아와 접하고 있어 물류 허브로 주목받기도 하였다. 2018년 기준 나선특별시를 방문한 중국과 러시아 관광객은 한 해 3만 명에 달하였으며, 실제 이곳에 거주하는 외국인 또한 3,000명이 넘는 것으로 추정되었다.
경지면적에서 밭이 80%를 차지하며, 주요 재배 작물은 벼 · 옥수수 · 콩이다. 벼는 동부 두만강 연안의 평야와 나진구역의 후창리에서, 옥수수와 콩은 대부분의 지역에서 재배되고 있다. 선봉군에서는 큰 규모의 온실로 겨울철에도 여러 가지 채소를 생산하고 있다. 주로 젖소 · 돼지 · 양 · 오리 · 닭 · 토끼 등의 가축을 기르며, 우유 · 버터 등 유제품과 유가공품도 지방 특산물로 알려져 있다.
나진만 · 선봉만 등 비교적 얕은 바다에서 다시마 · 섭조개 등의 해조류와 조개류를 양식하며, 서번포 · 동번포 · 만포 · 흑지 등의 호수에도 양식장이 형성되어 있다. 동번포는 굴 산지로 유명하다. 지하자원으로는 수정 · 주1 · 니켈 · 금 등이 묻혀 있다. 이탄은 부포리 · 굴포리 · 백학리를 비롯한 여러 지역에 분포하며, 사회리 일대의 이탄은 현재 채굴되어 이용되고 있다. 공업은 화학 · 전력 · 조선 · 기계 · 목재 가공 공업이 주를 이루고, 승리화학공장 · 웅기정유공장 · 웅기화력발전소[20만㎾] · 웅기조선소 등이 있다.
중국 국경 근처의 원정리에서는 1996년 6월부터 북한 · 중국 · 러시아의 무역 종사자들이 북한의 해산물, 중국의 공산품과 식료품, 러시아의 특산품을 거래하는 원정리시장이 운영되었다. 1998년에는 나진구역 동명동에 나진시장이 개설되었다.
선봉군 굴포리 서포항 부근에서 19601964년에 구석기 · 신석기 · 청동기시대의 유물과 유적이 발견되었으며, 나진만 앞바다의 초도에서는 기원전 2000년 후반기에서 기원전 1000년 초기의 청동기시대 및 철기시대 유적들이 발견되었다. 1949년 발굴된 나진초도유적(羅津草島遺蹟)에서는 선사시대의 조개무지, 주거지, 인골, 토기 등이 발굴되었고, 굴 · 모시조개 · 가막조개로 된 조개무지도 있다. 청계동에는 1433년(세종 15)에 창건된 청계사(淸溪寺)가 있으며, 광전(光殿)과 심검당(尋劍堂)이 현존한다. 선봉구역에는 1415세기에 축조한 것으로 추정되는 공주성, 조산진성, 우암보성의 일부가 남아 있다.
선봉구역 우암리의 남쪽에 있는 암섬에는 해당화가 만발하고, 갈매기, 가마우지, 바다뿔주둥이 등 다양한 종류의 바닷새들이 서식하는데, '선봉 알섬 바다새번식지[북한 천연기념물 제31호]'로 지정되어 있다. 그리고 우암리의 남서쪽에 있는 도랑을 '망해도랑'이라 부르는데, 1945년 일본이 패망하던 해에 파서 붙여진 이름이다. 우암리에서 가장 큰 도랑이다.
교육기관으로는 나진해운대학, 농업전문학교, 화학전문학교 등을 포함하여 각급 학교가 있다. 나진해운대학은 1968년 해운대학으로 시작, 1978년에 나진해운대학으로 개칭되었다. 대학에는 항해학부, 선박기관학부, 선박전기공학부, 조선학부 등 학부와 항해강좌 항만설비강좌 항운영강좌 등 수십 개의 강좌가 설치되어 있다. 이 외에도 도서관, 문화회관, 노동자회관, 체육관 등의 사회 문화 시설과 병원, 요양소 등의 사회 시설이 있다.
2010년 현재 나선특별시는 관곡동, 남산동, 동명동, 두만강동, 상현동, 송평동, 신안동, 신해동, 신흥동, 안주동, 안화동, 역전동, 웅상동, 유현동, 중현동, 지경동, 창평동, 청계동, 하현동, 해방동 등 20동과 굴포리, 무창리, 백학리, 부포리, 사회리, 우암리, 원정리, 조산리, 하여평리, 하회리, 홍의리, 후창리 등 12리를 관할하고 있다.