吉首市境地貌以中低山、低山地貌为主，中低山和低山面积占全市总面积的80%；西北高，东南低，西北与东南地势高差为824.6米；地势以山地为主。

吉首山脉呈北东、北北东带状平行排列；灰岩广布，岩溶地貌发育，由于温润气候的影响，可溶性碳酸盐岩受到强烈的溶蚀，形成独特的孤峰、峰丛、溶洞、地下河等岩溶地貌；地处武陵山脉中段，山峰耸立，最高峰位于矮寨镇西南部，形似莲台而得名莲台峰，主峰海拔964.5米，为全市最高点，最低点为河溪镇新建村欧化溪，海拔142米。

吉首境内较大的溪河有峒河等81条，总长620公里，组成复聚合状水系，均属武水支流。常年水量27.52亿立方米，地下水蕴藏量6861.1万立方米/年。

吉首土地肥沃，物产丰富，目前已探明开发价植高的矿种有磷、钒、石灰石、重晶石、矿泉水、含钾页岩、硅酸盐钾、黄铁矿等。

物产中桐油、茶叶、烟叶、生姜、苎麻、桠柑、猕猴桃、药材等在湘鄂黔渝享有盛誉。酒鬼酒、湘泉酒、老爹猕猴桃汁、果王素、水冲石砚、金银花饰品、乾州板鸭、河溪香醋等名优产品蜚名中外。