台儿庄区地处鲁中南低山丘陵与淮北平原衔接地带。地势西高东底，南北高，中间低。韩撞运河西端高处35米，东端赵村最低处海拔24.5米；南部多为山区，北部多为平原涝洼地。丘陵可利用面积121120亩，占全区总面积的18.6%；平原面积528802亩，占总面积的81.4%。

　　台儿庄属暖温带湿润季风型大陆性气候区，四季分明，光照充足，雨量充沛。同时，台儿庄属淮河流域运河水系，镜内河道纵横如网，主要河流有13条，总长176.8公里，流域面积136.5平方公里。韩庄运河、伊家河、胜利渠自西向东贯穿区镜，龙河、引龙河、于沟河由南向北注入伊家河；峄城大沙河、沙河分洪道、涛沟河、新沟河、王场河、四支沟等河渠由北向南汇入运河。

区镜内已探明的主要矿产资源有煤炭、石膏、石灰石、河沙、黏土等。区内交通方便，枣园—徐州，蒙阴—台儿庄，兰陵—薛城，台儿庄—张山子公路和206国道在镜内交会。另有乡间公路多条。通车里程158.2公里。台儿庄设有汽车站。伊家河与韩庄运河上设有公里桥4座，船闸2座，基本上可保证1000吨以下驳船常年通航。