Krajské mesto Trnava leží na 48° 23´ severnej zemepisnej šírky a 17° 36´ východnej zemepisnej dĺžky. Nachádza sa medzi riekou Váh a pohorím Malé Karpaty v oblasti Podunajskej nížiny. V rámci nej sa rozprestiera v geomorfologickom celku Podunajskej pahorkatiny, podcelku Trnavskej pahorkatiny a časti Trnavskej tabule. Trnavská tabuľa má tvar takmer rovnoramenného trojuholníka medzi Dudvážskou mokraďou, ktorá je súčasťou Dolnovážskej nivy a Podmalokarpatskou pahorkatinou. Mesto Trnava sa nachádza v ťažisku tohto trojuholníka.

Najvyšší bod sa nachádza v najzápadnejšej časti územia neďaleko hranice s obcou Zvončín, kde na plochom chrbte (hon Medziháje) dosahuje n. v. 188 m n. m. Najnižší bod – 138 m n. m. sa nachádza v najjužnejšej časti územia, v mieste, kde tok Trnávky opúšťa územie mesta. Trnava leží v n. v. 146 m. Do územia okresu Trnava zasahujú tri výrazné morfologické celky. Sú to Malé Karpaty, Považský Inovec a Podunajská nížina. Okrajovým a najzápadnejším výbežkom pohorí Karpatského oblúka sú Malé Karpaty, jadrové pohorie pretiahnuté v smere SV – JZ. Považský Inovec na východe susedí s Nitrianskou tabuľou, na západe s výbežkom Podunajskej nížiny. Trnavská pahorkatina zaberá severovýchodnú časť Podunajskej nížiny. Charakterizujú ju široké zaoblené chrbty, oddelené plytkými dolinami. Jej geologický podklad tvoria treťohorné (neogénne) sedimenty, ako sú pieskovce, íly, vápence, sliene, štrky a piesky.

V mladších treťohorách (pliocéne) ich prekryli spraše a sprašové hliny. Pre rozsiahle, vodorovne uložené sprašové pokryvy sa Trnavská pahorkatina nazýva aj Trnavskou sprašovou tabuľou.

Okolie Trnavy vyniká pestrou paletou pôd. Na území okresu sa nachádza 14 pôdnych typov. Trnava leží v centre černozemí. Obsah humusu je 1,5 – 2,5 %. Na Trnavskej tabuli tvoria pôdny kryt černozeme na sprašiach a černozeme erodované. V okolí Trnavy sa pestujú hlavne obilniny, cukrová repa, slnečnica, kukurica,... V záhradách, ovocných sadoch a záhradkárskych osadách vplyvom človeka vznikli kultizeme. Nachádzajú sa na sprašiach, ale majú kultiváciou pozmenené vlastnosti.
Trnava patrí do teplej klimatickej oblasti, sem patrí i väčšina územia okresu. Leží v teplom suchom okrsku s miernou zimou. Priemerná ročná teplota vzduchu sa pohybuje v hodnotách 9 – 10 °C. Najteplejší mesiac je júl (20,3 °C), najchladnejší január (-2,2 °C).

Priemerné mesačné a ročné teploty vzduchu v °C na území pozorované v r. 1931 – 1960 a 1951 – 1980.

Snehová pokrývka sa v Trnave udrží cca 3 mesiace, priemerné maximum snehu je 18 cm. Prevládajú vetry severozápadného smeru.

Trnava patrí do povodia Dolného Dudváhu. Odvodňovaná je tokmi Parná a Trnávka. Rieka Parná pramení v Malých Karpatoch pod Vápennou skalou. Dĺžka jej toku je 43 km. Najväčším prítokom Trnávky je rieka Parná. V plytkej kotlinke riečky Trnávky na sprašovej Trnavskej tabuli sa od praveku začali usádzať ľudia. Keď potom vzniklo stredoveké mesto, riečka pretekala cez jeho stred – pripomínajú to dodnes názvy niektorých ulíc (Hornopotočná, Dolnopotočná). Toky Trnávka a Parná odvádzajú vody územia prostredníctvom Dudváhu a Malého Dunaja do Váhu.

Flóra Trnavy a okolia je výsledkom dlhého historického vývoja a zmien, ktoré sa v minulosti odohrali na našom území. Trnavská pahorkatina bola pokrytá trávnatou stepou a suchomilnou vegetáciou. Časť Trnavskej pahorkatiny pokrývali listnaté dubové a dubovo-hrabové lesy.

Podľa vegetačných stupňov patrí Trnava do územia s rastlinstvom riečnych nív a teplomilných dubín. Najväčší podiel na zložení vegetácie územia Trnavy majú spoločenstvá, ktoré vznikli na umelo vytvorených stanovištiach – poliach, záhradách, okolí ciest a v parkoch.

V poľných kultúrach, okrem pestovaných druhov, nachádzame mnoho burinových druhov (mak vlčí, horčica roľná, pupenec roľný,...). Plošne najväčší porast trávobylinného spoločenstva sa nachádza na ploche letiska.
V katastrálnom území Trnavy patria k najbežnejším porastom s drevinnou vegetáciou agát biely, v krovinnom poschodí baza čierna, vtáčí zob, v bylinnom poschodí pŕhľava dvojdomá.
Počtom drevín je významný Park Janka Kráľa pri železničnej stanici. Najpočetnejšie je zastúpený javor, pagaštan, jaseň, lipa a topoľ.

Pestrosť a druhové zloženie živočíšstva ovplyvnili zmeny, ktoré nastali v treťohorách a vo štvrtohorách. Na katastrálnom území Trnavy sú najrozšírenejším biotopom kultúrne stepi, remízky a zachované lesíky pozdĺž potokov. Všetky druhy živočíšstva tu nachádzajú priaznivé podmienky.
V kultúrnej stepi žije: jarabica poľná, prepelica poľná, bažant obyčajný, vrana túlavá, pipíška chochlatá, škovránok poľný. Vtáctvo hájov charakterizujú druhy: sýkorka veľká a belasá, brhlík obyčajný, pinka severská,... K hojne sa vyskytujúcim druhom stavovcov patrí: krt podzemný, myš domová, hraboš poľný.

Percentuálne zastúpenie jednotlivých skupín stavovcov v intraviláne Trnavy