El área actual de influencia de Calatayud no se identifica con una unidad física definida, aunque quede dibujada en el interior de la cuenca del Jalón. Sus límites aproximados son: por el NO, las sierras de Arándiga y Algairén, por el N, las estribaciones del Moncayo, por el NO, el alto de la Cruz y por el S, los altos de Medinaceli, Paramera de Molina y sierra de Santa Cruz.

El área así delimitada corresponde al sector central del Sistema Ibérico, caracterizado geológicamente por un zócalo herciniano formado por pizarras y cuarcitas cámbrico-silúricas, parcialmente recubierto por una delgada capa de materiales mesozoicos, principalmente calcáreos. El hundimiento alpino de la fosas Calatayud-Daroca y Ariza, orientadas en dirección NO-SE, permitió, durante el mioceno, la acumulación de conglomerados, areniscas, arcillas, calizas y yesos en régimen lacustre.

A partir de la superficie de erosión finimiocena se organiza la red hidrográfica del Jalón. El curso principal se instaló, por epigénesis, perpendicularmente a las estructuras, mientras que los afluentes resultan paralelos a los ejes NO-SE. El ciclo de erosión plioceno y cuaternario modeló un relieve apalachense sobre los materiales paleozoicos enrasados, correspondientes a las sierras donde destacan los crestones cuarcíticos. Sobre los sedimentos miocenos coronados por las calizas coronados por las calizas pontienses la erosión individualizó una serie de meses estructurales -páramos- como la Mesa de Armantes. Al pie de estas plataformas y de las sierras se han formado glacis que empalman lateralmente con las terrazas del los ríos.

La litografía y la morfología del terreno condicionan en buena parte la distribución de masas de vegetación y cultivos a través de los suelos. En las sierras sobre suelos pardos los encinares y pinares (normalmente de repoblación) alternan con carrascales, matorrales, y frecuentemente, con la roca madre al desnudo. Sobre los materiales terciarios margoarcillosos, se dan los cereales en rotación bienal, y las calizas y yesos masivos miocenos, con suelos de xerorendsina, más estériles, se destinas a pastos o a la repoblación forestal mediante pinos. En los glacis detríticos de suelos sueltos y pedregosos se asientan preferentemente viñedos, olivares y almendros. Finalmente, en las tierras mejores, sobre las terrazas irrigadas de los ríos, se cultivan los productos hortofrutícolas que constituyen la base económica de la región.

El clima es mediterráneo continentalizado, con unas temperaturas medias anuales que en los valles oscilan entre los 12 y 14 grados y que en las sierras se encuentran por debajo de los 10 grados. En general, la temperatura aumenta a medida que descendemos por el curso de los ríos. Las mayores precipitaciones (normalmente por encima de los 400 mm. en los valles) y las menores temperaturas respecto de la Depresión del Ebro arrojan una menor aridez aquí; sin embargo, el suelo presenta déficit hídrico de junio a octubre. Las carencias de agua deben ser compensadas mediante los viejos regadíos de herencia árabe que presenta la red del Jalón.