Vị trí, đặc điểm địa lý tự nhiên đa dạng, tương phản và độc đáo có ảnh hưởng quyết định đối với sự tiến hóa tự nhiên, đặc biệt là chế độ khí hậu - thủy văn, thực vật và động vật.

Dãy núi trung bình Trường Sơn Bắc với các đỉnh cao như Đông Ngại (1.774m), núi Mang (1.702m) phân bố liên tục theo hướng Tây Bắc - Đông Nam ở phía Tây, Tây Nam cùng với dãy núi trung bình á vĩ tuyến Bạch Mã - Hải Vân đâm ra tận biển và án ngữ phía Nam đã biến lãnh thổ Thừa Thiên Huế thành địa bàn giao tranh giữa các khối không khí hình thành từ nhiều trung tâm khí áp khác nhau và là ranh giới tự nhiên của khí hậu nhiệt đới ẩm chuyển tiếp hai miền Nam - Bắc Việt Nam cũng như Đông - Tây Trường Sơn. Ở đây hình thành chế độ khí hậu rất đặc biệt, vừa mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa miền Bắc với mùa đông lạnh, vừa thể hiện khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình của miền Nam. Trong đó, tương tác giữa gió mùa đông Đông Bắc và gió mùa hè Tây Nam với địa hình là có ảnh hưởng rõ rệt nhất đến chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc biệt này. Thật vậy, đối với gió mùa đông Đông Bắc giá lạnh các dãy núi trung bình án ngữ ở phía Tây và Nam có tác dụng như là bức tường thiên nhiên ngăn chặn không khí lạnh và hơi nước ngưng tụ lại ở sườn Đông Trường Sơn và sườn Bắc Bạch Mã - Hải Vân, đồng thời gây ra “mưa địa hình" với lượng mưa lớn vào loại bậc nhất nước ta. Còn vào mùa hè lại xuất hiện gió Tây Nam do khối không khí nhiệt đới biển bắc Ấn Độ Dương xâm nhập vào lãnh thổ nước ta gây ra. Do tác động của hiệu ứng “phơn” gió mùa hè nhiệt đới biển Tây Nam khi đối mặt với dãy Trường Sơn hầu như để lại toàn bộ lượng ẩm, gây ra mưa (mùa hè) trên lãnh thổ Tây Trường Sơn và trở thành gió mùa hè Tây Nam khô nóng khi thổi qua các tỉnh sườn Đông Trường Sơn.

* Hệ thống thủy văn đa dạng, độc đáo ở Việt Nam và khu vực

Trừ sông A Sáp bắt nguồn từ sườn Tây Trường Sơn, chảy sang đất nước CHDCND Lào, hệ thống sông suối Thừa Thiên Huế đều xuất phát từ sườn Đông Trường Sơn, chủ yếu chảy qua địa hình dốc và cấu tạo từ đá cứng nên thường ngắn, dốc và nhiều thác ghềnh. Đặc điểm hình thái sông ngòi này cùng với lượng mưa lớn và tập trung vào mùa mưa là nguyên nhân gây ra chế độ thủy văn phức tạp và biến động khác thường: nhiều lũ lụt lớn gây tai họa cho cư dân và môi trường về mùa mưa lũ và thiếu nước trong mùa khô cho sản xuất và đời sống.

Ngoài sông suối, hồ ao tự nhiên và nhân tạo, trong quá khứ xa xưa nhờ hội tụ đủ các điều kiện địa lý tự nhiên và môi trường thuận lợi mà trên thủy vực vùng biển ven bờ cổ (gần trùng với lãnh thổ đồng bằng và đầm phá hiện tại) các trằm bàu, hệ thống đầm phá Tam Giang - Cầu Hai và đầm An Cư rộng nhất Việt Nam và Đông Nam Á đã hình thành, tiến hóa đến tận ngày nay. Sự xuất hiện các trằm bầu, hệ thống đầm phá kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, rộng tới 23.100ha và nối thông với biển Đông thông qua các cửa không những làm tăng tính đa dạng và độc đáo của hệ thống thủy văn nước ta, mà còn ảnh hướng rất lớn đến tiến hóa tự nhiên, kinh tế - xã hội và an ninh quốc phòng trong quá khứ cũng như hiện tại.

* Nơi giao thoa, hội tụ các luồng động vật và thực vật của khu hệ phương Bắc và khu hệ phương Nam

Trước hết, khí hậu nhiệt đới chuyển tiếp Bắc - Nam là yếu tố ảnh hưởng quyết định nhất đến sự giao thoa, hội tụ nhiều luồng thực vật và động vật thuộc khu hệ phương Bắc di cư xuống và khu hệ phương Nam di cư lên. Thêm vào đó, điều kiện địa hình đa dạng còn làm tăng đáng kể mức độ đa dạng sinh học. Ở đây các loài đặc hữu, những loài quý hiếm được ghi vào Sách đỏ Việt Nam, Sách đỏ thế giới thường chiếm tỷ lệ cao hơn so với nhiều địa phương khác ở nước ta. Do vật, việc duy trì đa dạng sinh học và bảo vệ nguồn gen quý hiếm là vô cùng cấp thiết và không chỉ có ý nghĩa đối với Việt Nam, mà cả khu vực và thế giới.
 

Trên lãnh thổ Thừa Thiên Huế đã phát hiện được 120 mỏ, điểm khoáng sản với 25 loại khoáng sản, tài nguyên nước dưới đất, phân bố đều khắp, trong đó chiếm tỷ trọng đáng kể và có giá trị kinh tế là các khoáng sản phi kim loại và nhóm vật liệu xây dựng.

Nhóm khoáng sản nhiên liệu chủ yếu là than bùn, phân bố từ Phong Điền ở phía Bắc đến Phú Lộc ở phía Nam, với các mỏ có trữ lượng lớn, chất lượng tốt và điều kiện khai thác thuận lợi tập trung ở khu vực xã Phong Chương, huyện Phong Điền. Trữ lượng các mỏ than bùn ở khu vực các trằm tại Phong Chương được đánh giá lên tới 5 triệu mét khối. Chất lượng than bùn Thừa Thiên Huế thuộc loại tốt, có những mỏ có độ mùn đạt trên 50% và hàm lượng axit humic đạt 30-40%. Hiện tại than bùn ở đây đang được khai thác để chế biến phân hữu cơ vi sinh.

Nhóm khoáng sản kim loại có sắt, titan, chì, kẽm, vàng, thiếc,... với trữ lượng nói chung không lớn, trừ sa khoáng titan. Nhóm khoáng sản phi kim loại và nhóm vật liệu xây dựng là các nhóm có triển vọng lớn nhất của Thừa Thiên Huế, bao gồm pyrit, phosphorit, kaolin, sét, đá granit, đá gabro, đá vôi, cuội sỏi và cát xây dựng. Đặc biệt là do cấu tạo địa chất, như thân quặng đá vôi chạy từ Bắc vào Nam, đến khu vực Thừa Thiên Huế là kết thúc, tạo ra một lợi thế cạnh tranh cho ngành sản xuất xi măng, mà đá vôi là nguyên liệu chính. Đa số các khoáng sản phi kim loại này đang được khai thác, ngành công nghiệp khai khoáng và sản xuất vật liệu xây dựng đang trở thành ngành công nghiệp quan trọng của tỉnh.

Tài nguyên nước dưới đất khá phong phú, bao gồm cả nước nhạt và nước khoáng nóng, được phân bố tương đối đều trên địa bàn toàn tỉnh. Các khu vực kéo từ các xã Phong Chương, Phong Hiền, huyện Phong Điền đến xã Quảng Lợi, huyện Quảng Điền, từ xã Phong Sơn, huyện Phong Điền đến thị trấn Tứ Hạ, huyện Hương Trà, khu vực thị trấn Phú Bài, huyện Hương Thủy (nay là thị xã Hương Thủy) là những vùng chứa nước dưới đất có triển vọng nhất cho khai thác và sử dụng của Thừa Thiên Huế. Tổng trữ lượng nước dưới đất ở các vùng đã nghiên cứu ở cấp C1 đạt gần 9.200m3/ngày. Chính lượng nước này cùng với hệ thống các thủy vực dày đặc với tổng lượng nước mặt phong phú đã đảm bảo cho Thừa Thiên Huế tránh được những đợt hạn hán khốc liệt và kéo dài.

Bảy nguồn nước khoáng nóng có thể sử dụng để uống và chữa bệnh phân bố từ vùng rừng núi, gò đồi đến đồng bằng ven biển, đã được phát hiện ở Thừa Thiên Huế. Đáng chú ý nhất trong số này là ba điểm Thanh Tân, Mỹ An và A Roàng. Nguồn nước khoáng nóng Thanh Tân nằm ở xã Phong Sơn, huyện Phong Điền, được người Pháp phát hiện từ năm 1928, thuộc loại nước khoáng silic, nhiệt độ cao nhất ở điểm xuất lộ là 69°C, lưu lượng tự chảy ở nguồn xuất lộ lớn nhất là 165m3/ngày. Nước khoáng nóng Thanh Tân đã được xử lý, đóng chai thành nước giải khát với nhiều nhãn hiệu khác nhau và được tiêu thụ ở các thị trường khắp cả nước. Thương hiệu Thanh Tân đã được công nhận là thương hiệu có uy tín của Việt Nam. Khu vực các điểm xuất lộ nguồn nước khoáng nóng Thanh Tân nằm ngay chân dãy Trường Sơn, đang được khai thác dưới dạng một khu du lịch sinh thái kết hợp nghỉ dưỡng, phục hồi sức khoẻ có sức hấp dẫn không chỉ với người dân Thừa Thiên Huế. Nguồn nước khoáng nóng Mỹ An ở xã Phú Dương, huyện Phú Vang được phát hiện lần đầu từ năm 1979, có thành phần hoá học chủ yếu là Clorua Bicacbonat Natri, lưu lượng là 1.590m3/ngày và nhiệt độ ở điểm xuất lộ là 54°C. Với lợi thế gần thành phố Huế, điểm nước khoáng nóng Mỹ An đã được khai thác, sử dụng thành khu dịch vụ du lịch ngâm tắm, chữa bệnh. Nguồn nước khoáng nóng ở xã A Roàng, huyện A Lưới, có tên gọi là Tà Lài hoặc Aka, được phát hiện từ năm 1980, nhưng rất gần đây, sau khi đường Hồ Chí Minh hoàn thành, đi qua ngay bên cạnh điểm xuất lộ, việc khai thác, sử dụng nguồn nước khoáng này phục vụ cho du lịch đã được đặt ra. Nước khoáng A Roàng có độ khoáng hoá thấp, thành phần hoá học chủ yếu là Bicacbonat Natri, và có nhiệt độ vừa phải (50°C).