Đặc điểm địa hình
Địa hình Tây Bắc núi cao và chia cắt sâu, có nhiều khối núi và dãy núi cao chạy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam. Dãy Hoàng Liên Sơn dài tới 180 km, rộng 30 km, với một số đỉnh núi cao trên từ 2800 đến 3000 m. Dãy núi Sông Mã dài 500 km, có những đỉnh cao trên 1800 m. Giữa hai dãy núi này là vùng đồi núi thấp lưu vực sông Đà (còn gọi là địa máng sông Đà). Ngoài sông Đà là sông lớn, vùng Tây Bắc chỉ có sông nhỏ và suối gồm cả thượng lưu sông Mã. Trong địa máng sông Đà còn có một dãy cao nguyên đá vôi chạy suốt từ Phong Thổ đến Thanh Hóa, và có thể chia nhỏ thành các cao nguyên Tà Phình, Mộc Châu, Nà Sản. Cũng có các lòng chảo như Điện Biên, Nghĩa Lộ, Mường Thanh.
Lịch sử địa chất
Lịch sử hình thành vùng Tây Bắc bắt đầu từ cách đây 500 triệu năm và đến bây giờ vẫn tiếp tục. Thuở ban đầu, vùng này là biển và chỉ có một số đỉnh ở dãy Hoàng Liên Sơn và dãy Sông Mã là nổi lên trên mặt biển. Biển liên tục rút ra xa rồi lại lấn vào suốt hàng trăm triệu năm. Trong quá trình ấy, đã có những sự sụt lún mạnh, góp phần hình thành các tầng đá phiến và đá vôi. Vào cuối đại Cổ sinh (cách đây chừng 300 triệu năm), dãy Hoàng Liên Sơn và dãy Sông Mã đã được nâng hẳn lên. Địa máng sông Đà lúc đó vẫn chìm dưới biển. Cho đến cách đây 150 triệu năm, chu kỳ tạo núi Indochina làm cho hai bờ địa máng từ từ tiến lại gần nhau, khiến cho trầm tích trong địa máng uốn lên thành những nếp uốn khổng lồ, đồng thời làm cho tầng đá vôi có tuổi cổ hơn lại trồi lên trên tầng đá phiến, tạo thành những cao nguyên đá vôi ngày nay. Trong quá trình tạo núi, còn có sự xâm nhập của macma. Kết quả là, vùng Tây Bắc được nâng lên với một biên độ đến 1000 mét.
Điều kiện khí hậu
Mặc dù nền khí hậu chung không có sự khác biệt lớn giữa các khu vực, nhưng sự biểu hiện của nó không giống nhau theo chiều nằm ngang và theo chiều thẳng đứng. Dãy núi cao Hoàng Liên Sơn chạy dài liền một khối theo hướng Tây Bắc - Đông Nam đóng vai trò của một bức trường thành ngăn không cho gió mùa đông (hướng đông bắc - tây nam) vượt qua để vào lãnh thổ Tây Bắc mà không bị suy yếu nhiều, trái với vùng Đông bắc có hệ thống các vòng cung mở rộng theo hình quạt làm cho các đợt sóng lạnh có thể theo đó mà xuống đến tận đồng bằng sông Hồng và xa hơn nữa về phía nam. Vì vậy, trừ khi do ảnh hưởng của độ cao, nền khí hậụ Tây Bắc nói chung ấm hơn Đông Bắc, chênh lệch có thể đến 2-3 OC. Ở miền núi, hướng phơi của sườn đóng một vai trò quan trọng trong chế độ nhiệt – ẩm, sườn đón gió (sườn đông) tiếp nhận những lượng mưa lớn trong khi sườn tây tạo điều kiện cho gió "phơn" (hay quen được gọi là "gió lào") được hình thành khi thổi xuống các thung lũng, rõ nhất là ở Tây Bắc. Nhìn chung, trong điều kiện của trung du và miền núi, việc nghiên cứu khí hậu là rất quan trọng vì sự biến dạng của khí hậu xảy ra trên từng khu vực nhỏ. Những biến cố khí hậu ở miền núi mang tính chất cực đoan, nhất là trong điều kiện lớp phủ rừng bị suy giảm, và lớp phủ thổ nhưỡng bị thoái hoá. Mưa lớn và tập trung gây ra lũ nhưng kết hợp với một số điều kiện thì xuất hiện lũ quét; hạn vào mùa khô thường xảy ra nhưng có khi hạn hán kéo dài ngoài sức chịu đựng của cây cối.
