延川县地形地貌属黄士高原丘陵沟壑区，地质构造属华北陆台鄂尔多斯地台组成部分，地表沟壑纵横，梁峁起伏，黄土深厚。地势西北高，东南低，由西向东倾斜、系白于山脉系，最高海拔1402.6米，最低海拔508.5米。属温带大陆性季风气候，2018年平均气温10.9℃，气候干燥，四季分明。年日照时数2404.6小时，无霜期201天，全年东南风较多，历年平均降水量495.7毫米，降水量分布的总趋势是东南多，西北少，从东南向西北递减，主要降水时段为6～8月，降雨集中期在6～9月，夏多暴雨。
县境内矿产资源丰富，已探明的矿产资源有石油、煤炭、天然气、盐、砂等。石油储量2966万吨，煤炭储量3937万吨，天然气储量500亿立方米、岩盐储量1113亿吨，黄河砂储量4.3亿立方米。
延川县境内的河流属黄河水系，清涧河为黄河一级支流，其主要支流有永坪川河、青平川河、文安驿川河、拓家川河。县境东界的黄河一级支流有眼岔寺河、张家河川河、清水河、毛坬山河等21条、二级支流69条、三级支流138条、四级支流110条、四级以下支流8条。全县水资源总量为20461万立方米，可利用总量为3100万立方米，其中地表水1208万立方米，地下水322万立方米。除黄河沿岸几乡镇个别水源含氟量为1.1—6毫米/升，不宜人蓄饮用外，其余均为二、三级水，能满足工农业和生活用水。但人均水资源占有量427立方米，低于人均标准2300立方米的最低需水线。
全县耕地面积46.2万亩，基本农田面积21.28万亩。种植的农作物有玉米、大豆、谷子、高粱、糜子、花生、绿豆、芝麻、瓜类、蔬菜等。红枣、苹果面积广，品质优。植物药材有甘草、远志、柴胡、酸枣、槐米等。常食野菜有蒲公英、苦菜、薤白（俗称小蒜）、细叶韭(俗称则莓)、百里香（俗称地椒）等。红枣是本县古老经济林之一，栽培历史悠久。延川红枣驰名中外，被授予全国“红枣之乡”，以个大、肉厚，含人体必需的铁、钙、锌、钾、磷等微量元素和大量维生素，2018年成功入选全国首批“一县一品”品牌农产品。近年来，全县形成了“东部黄河沿岸红枣、中西部残塬苹果、川道设施大棚、沟道畜牧养殖”的农业产业布局。现有苹果面积22万亩、年产量10万吨；红枣面积20万亩、年产量4.2万吨；设施蔬菜大棚12412座、年产5.6万吨；存栏大家畜3.4万头、出栏1.45万头。2018年，新认证绿色食品标志产品3个、有机农产品3个、农产品地理标志1个。
延川生态环境怡人，自然景观壮美，人文景观众多。2018年全年共完成绿化造林5.2万亩，封山育林0.5万亩，中幼林抚育3.3万亩。现存有乾坤湾、女娲峰、河图岛、摩崖天书、神圪塔山龙山文化遗址、唐代古城遗址、小程古窑、武烈帝嘉平陵、会峰寨、李娓娓故里、路遥故里及包括梁家河在内的红色旅游旧址等72处。黄河流经县境68公里形成的秦晋大峡谷，是国土资源部命名的“黄河蛇曲地质公园”，依托公园打造的乾坤湾景区，是国家4A级旅游景区、国家水利风景区，正在创建国家5A级旅游景区，2018年配合省市部门在景区内成功举办了“2018·沿黄观光路第二届山地自行车联赛”启动仪式。路遥故居创建为3A级旅游景区。2017年，梁家河被评为“中国最美乡村”。2018年，太相寺村、甄家湾村、马家湾村、上田家川村、刘家山村、碾畔村、梁家河村、赵家河村8个村落被国家住建部列入第五批中国传统村落名录。文安驿镇被省文化和旅游厅命名为2018-2020年度“陕西省民间文化艺术之乡”。2018年全年接待游客462.65万人次，增长51.7%，旅游综合收入达到24.81亿元。
