Разнообразие природы республики определяется её положением на Ю.-З. Союза ССР в подзоне смешанных лесов, лесостепной и степной зонах, а также в пределах Украинских Карпат и Крымских гор. С З. на В. территория У. простирается от Карпат до Среднерусской возвышенности более чем на 1300 км, а с С. на Ю. — от р. Припять до берегов Чёрного и Азовского морей почти на 900 км.
Берега Чёрного моря преимущественно низменные и расчленены заливами (Тендровский, Джарылгачский, Каркинитский, Каламитский) и лиманами (Днестровский, Хаджибейский, Куяльницкий, Тилигульский, Бугский, Днепровский), на Ю. Крымского полуострова — крутые и гористые. Северные берега Азовского моря плоские и отличаются наличием песчаных кос (Обиточная, Бердянская и др.), на З. Азовского моря простирается Арабатская Стрелка, отделяющая от моря солёный залив Сиваш.
Рельеф. Большая часть территории У. относится к юго-западной окраине Восточно-Европейской равнины и имеет равнинный и холмистый рельеф; только на Ю. поднимаются Крымские горы, а на З. — Украинские Карпаты. Восточно-Европейская равнина в пределах У. состоит из возвышенных и низменных участков, совпадающих соответственно с поднятиями и опусканиями кристаллического фундамента платформы. Среди первых наиболее значительны Волынская возвышенность , Подольская возвышенность , протянувшиеся с С.-З. на Ю.-В. от верхнего течения р. Буг и верхних левых притоков Днестра до долины Южного Буга (высота до 471 м — гора Камула). Восточнее, между Южным Бугом и Днепром, находится Приднепровская возвышенность (высота до 323 м ), а на левобережье Днепра, в юго-восточной части республики, узкой полосой тянется Приазовская возвышенность (высота до 324 м — гора Бельмак-Могила). С С.-В. к ней примыкает Донецкий кряж (высота до 367 м — гора Могила-Мечетная), на территории которого часто встречаются терриконы, карьеры и др. формы рельефа, образовавшиеся в результате хозяйственной деятельности человека. На С.-В. в пределы У. заходят отроги Среднерусской возвышенности . Для возвышенностей характерно глубокое и густое расчленение поверхности долинной и овражно-балочной сетью.
Северная часть У. занимает юг Полесской низменности с высотой 150—200 м; её равнинная поверхность образована древними флювиогляциальными и аллювиальными отложениями, местами осложнёнными моренно-холмистыми, эоловыми формами рельефа и карстом.
На Ю.-В. Полесье постепенно переходит в Приднепровскую низменность , простирающуюся по левобережью Днепра в его среднем течении; в западной части низменности хорошо развиты пойменная и надпойменные террасы Днепра; восточная часть представляет собой равнину, расчленённую оврагами, балками и асимметричными долинами левых притоков Днепра.
Южная часть У. занята Причерноморской низменностью , слегка наклонной на Ю. равниной с широкими долинами и плоскими водоразделами с большим количеством подов, степных блюдец, образовавшихся в результате просадочных явлений в лёссовых породах.
Низменные пространства Северного Крыма, являющиеся продолжением Причерноморской низменности (за исключением Керченского полуострова, отличающегося холмистым рельефом и наличием грязевых вулканов), на Ю. сменяются Крымскими горами (наиболее высокая — Южная, или Главная Крымская, гряда с вершиной Роман-Кош — 1545 м ). Для рельефа Крымских гор характерны выровненные поверхности (яйлы) с широким развитием карстовых форм рельефа.
На западе У. расположены наиболее высокие горы в республике — Украинские Карпаты, представляющие суженную (до 60—100 км ) и пониженную часть Восточных Карпат и состоящие из ряда параллельных хребтов, вытянутых с С.-З. на Ю.-В. на 270 км (высшая точка — гора Говерла, 2061 м ). У юго-западных предгорий Украинских Карпат простирается аллювиальная Закарпатская низменность (высота 100—120 м ).
Геологическое строение и полезные ископаемые. Территория У. занимает юго-западную часть Восточно-Европейской платформы и окаймляющие её складчатые сооружения Карпат и Крыма. В пределах платформенной части выделяются: Украинский кристаллический массив (щит), Волыно-Подольская плита, Львовская впадина, Донецкий авлакоген, Днепровско-Донецкая и Причерноморская впадины. Наиболее крупный структурный элемент — Украинский кристаллический массив, занимающий центральную часть республики, состоит из сложно дислоцированных архейских и протерозойских пород с возрастом 3500—1200 млн. лет. В сторону Карпат эти породы полого погружаются, переходя в Волыно-Подольскую плиту, сложенную рифейскими, вендскими и палеозойскими породами.
Донецкий авлакоген (см. Донецкий угольный бассейн ) сложен в центральной части мощными (до 15 км ) каменноугольными угленосными образованиями и пермскими соленосными толщами, выходящими на поверхность. В северо-западной части бассейна обнажены триасовые и юрские отложения, а по его краям — меловые и палеоген-неогеновые породы; они собраны в складки, погружающиеся на С.-З. в Днепровско-Донецкую впадину, заполненную толщей дислоцированных соленосных и угленосных образований палеозоя и слабо нарушенной толщей мезо-кайнозойских пород. На Ю. Украинский массив ограничен Причерноморской впадиной, заполненной полого залегающими меловыми и палеоген-неогеновыми отложениями.
Горные сооружения юга У. — Горный Крым и часть Восточных Карпат — входят в состав Альпийской геосинклинальной (складчатой) области . Крымские горы — крупное глыбово-антиклинальное поднятие, сложенное триас-юрскими флишевыми породами, меловыми и третичными песчано-глинистыми и карбонатными толщами. Украинские Карпаты включают Предкарпатский краевой прогиб, складчатую область Карпат (флишевая и внутренняя антиклинорная зона) и Закарпатский внутренний прогиб. В складчатой области обнажены докембрийские и палеозойские породы, перекрытые мезозойскими отложениями и флишем мелового и палеогенового возрастов. Неогеновые образования характерны для Предкарпатской и Закарпатской впадин.
На территории У. находятся крупные рудные и угольные бассейны: Криворожский железорудный бассейн , Керченский железорудный бассейн , Никопольский бассейн марганцевых руд, Донецкий угольный бассейн и Львовско-Волынский угольный бассейн , а также многочисленные месторождения бурого угля. Месторождения горючего газа и нефти связаны главным образом с палеозойскими отложениями Днепровско-Донецкой впадины (Сумская, Полтавская, Харьковская и Черниговская области) и с палеоген-неогеновыми отложениями Предкарпатской впадины (Борислав, Дашава); наиболее крупные месторождения — Западно-Крестищенское и Шебелинское (Харьковская область). В Донецком бассейне находится Никитовское месторождение ртути. На У. имеются месторождения титановых руд (Иршанское, Стремигородское), бокситов (Смелянское, Высокопольское), нефелинов (Ждановское), алунитов (Береговское, Беганьское), каолинов (Глуховецкое, Турбовское); месторождения каменной соли в пермских отложениях Донбасса (Артёмовск) и в неогеновых отложениях Закарпатской впадины (Солотвина), месторождения калийных солей в Предкарпатье (Калуш, Стебник); многочисленны месторождения нерудных полезных ископаемых — гранита, габбро, лабрадорита (главным образом в Житомирской области), флюсовых известняков (Еленовское), динасовых кварцитов, мрамора, графита, мела, стекольных и формовочных песков. У. богата источниками минеральных лечебных вод. Некоторые минеральные источники имеют мировую славу (Трускавец — гидрокарбонатно-кальциево-магниевые воды). Широко известны сероводородные источники Великого Любеня и Немирова (Львовская область); углекислые источники распространены в Закарпатье (Поляна, Квасова, Лужана, Плоское); радиоактивные — в Хмельнике (Винницкая область), в районе Мироновки (Киевская область) и др. Распространены лечебные грязи (в озёрах и лиманах) на побережье Чёрного и Азовского морей.
Климат умеренный, преимущественно континентальный, значительно более тёплый и мягкий, чем в прилегающих восточных областях РСФСР. Наряду с усилением континентальности климата с З. на В. наблюдается широтная зональность: с С. на Ю. увеличивается разница между летними и зимними температурами, уменьшаются толщина и продолжительность снегового покрова, количество осадков и относительная влажность. Средние температуры января изменяются от —7° до —8 °С на С.-В. до 2—4 °С на Южном берегу Крыма; июля от 18—19 °С на С.-З. до 23—24 °С на Ю.-В. Продолжительность безморозного периода колеблется от 150—160 дней на С. до 200—210 дней на Ю. и до 270 дней на Южном берегу Крыма. Ветры меняются по сезонам года: зимой в северной половине республики преобладают западные ветры, приносящие влагу, в южной — северо-восточные и восточные сухие и холодные. Летом наиболее часты северо-западные ветры; однако в южной половине нередки также восточные и юго-восточные ветры, иногда суховеи. Годовое количество осадков изменяется от 600—700 мм на С.-3. до 300 мм на Ю.-В., в горах Крыма выпадает 1000—1200 мм, на Украинских Карпатах до 1200—1600 мм; максимум осадков приходится на большую часть республики преимущественно на весенние и летние месяцы. На Ю., в стенной зоне, увлажнение недостаточное и в отдельные годы бывают засухи.