年平均气温14.4℃—15.7℃，年降雨量在300—1100毫米之间，无霜期220—240天，年平均日照时数2047小时。古人曾以“春前有雨花开早，秋后无霜叶落迟”的诗句来讚扬南阳良好的气候条件。区内河流众多，分属长江、淮河、黄河三大水系。流域面积在100平方公里以上的河流85条。全市主要河流有丹江、唐河、白河、淮河、湍河、刁河、灌河等。全市水域面积270万亩，径流量67亿立方米，水资源总量85.2亿立方米，地下水资源26.6亿立方米，其藏量、亩均水量及人均水量均居全省第一位。

南阳区域广阔，矿物产丰富。已发现有价值的各类矿床矿点452处、80余种，储量大、品位高的大型矿床14处、中型矿床23处、小型矿床49处。天然硷、蓝石棉、高铝矿物等，储量位居全国之冠；独山玉、银、松香、黄大理石全国独具优势；石油、金、铜、钒、钛在省内占有重要位置。全市探明储量的矿藏有66种，其中天然硷储量8514万吨、蓝石棉储量5800万吨、银金属储量2729吨、蓝晶石储量498万吨、红柱石储量450万吨、金红石储量255万吨、黄金金属储量122吨、大理石储量25000万立方米、石墨储量2158万吨。其它矿种，如“独山玉”，花色品种多，被誉为“南阳翡翠”，驰名中外；钒、白云岩等具有潜在优势，镍、钴、钨、钯、铌、钽、铍、镓、镉、铀、镁、盐、铁、铜、油页岩、蛇纹石等都有一定藏量。同时，位于南阳城区的地热开发已经起步。

全市宜林面积达1821万亩，有林面积1384万亩，占全省的34.1%，森林覆盖率达29%，是全省主要的用材林基地，拥有植物资源1500多种，森林野生动物50多种。区内山场广阔、土特产品繁多，软毛猕猴桃属世界4大良种之一，年产量占世界的70%；油桐年产量居全省首位；生漆年产量占全省的50%以上；蜂蜜、木耳、猴头、板栗、核桃、柞蚕久负盛名；山茱萸、辛荑花、天麻、杜仲、山楂、琥珀、桔梗、金银花、柴胡、茯苓等名贵中药材驰名中外，其中，山茱萸产量约占全国的80%，居全国之冠，辛荑花年产量占全国总产量的70%以上，杜仲有2000多万株。

南阳草场牧坡面积大，具有发展畜牧业的良好条件。南阳黄牛是全国5大良种牛之一，历年出栏和存栏头数均居全国首位。