Thanh Hoá có địa hình đa dạng, thấp dần từ Tây sang Đông, chia làm 3 vùng rõ rệt: 
         - Vùng núi và Trung du có diện tích đất tự nhiên 839.037 ha, chiếm 75,44% diện tích toàn tỉnh,độ cao trung bình vùng núi từ 600 -700m, độ dốc trên 25o; vùng trung du có độ cao trung bình 150 - 200m, độ dốc  từ 15 -20o . 
         - Vùng đồng bằng có diện tích đất tự nhiên là 162.341 ha, chiếm 14,61% diện tích toàn tỉnh, được bồi tụ bởi các hệ thống Sông Mã, Sông Bạng, Sông Yên và Sông Hoạt. Độ cao trung bình từ 5- 15m, xen kẽ có các đồi thấp và núi đá vôi độc lập.Đồng bằng Sông Mã có diện tích lớn thứ ba sau đồng bằng Sông Cửu Long và đồng bằng Sông Hồng. 
         - Vùng ven biển có diện tích 110.655 ha, chiếm 9,95% diện tích toàn tỉnh,với bờ biển dài 102 km, địa hình tương đối bằng phẳng. Chạy dọc theo bờ biển là các cửa sông. Vùng đất cát ven biển có độ cao trung bình 3-6 m, có bãi tắm Sầm Sơn nổi tiếng và các khu nghỉ mát khác như Hải Tiến (Hoằng Hoá) và Hải Hoà (Tĩnh Gia) ...; có những vùng đất đai rộng lớn thuận lợi cho việc nuôi trồng thuỷ sản và phát triển các khu công nghiệp, dịch vụ kinh tế biển.

Do sự tác động của các nhân tố :

Vĩ độ địa lý, quy mô lãnh thổ, vị trí trong hệ thống hoàn lưu gió mùa trong á địa ô gió mùa Trung và Ấn, hướng sơn văn, độ cao và vịnh Bắc Bộ mà Thanh Hoá có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm với mùa hè nóng, mưa nhiều có gió Tây khô nóng , mùa đông lạnh ít mưa có sương giá, sương muối lại có .