神木地处黄土丘陵区向内蒙古草原过渡地带，黄河和长城在这里聚汇，农耕和游牧在这里交织。在她近似菱形的广阔地域内，聚集了高原、丘陵、沙地、草滩、湖泊，犹如北国风光的地理盆景。全市地貌以明长城为界，南部的丘陵沟壑区和北部的风沙草滩区分别占市域国土总面积的49%和51%。黄河流经神木98公里，其一级支流窟野河、秃尾河流域面积分别占全市总面积的51.2%和31.4%。
“一带一路”、京津冀协同发展、呼包鄂榆城市群、陕甘宁革命老区等多个高层次、区域性战略规划叠加实施，为处于国家级陕北能源化工基地核心区的神木，带来更加广阔的发展空间。
远古时候，神木气候湿润，植被蓊郁，大自然悄悄为其蛰伏了4500平方公里的地下黑色平原，占全市总面积的59%，富煤区每平方公里储量达1000多万吨。神木煤炭资源得天独厚，探明储量560多亿吨，占神府—东胜煤田总储量的1/4。神木煤赋存稳定、开采条件优越，属特低灰、特低磷、特低硫、中高发热量的优质动力煤、气化煤和环保洁净煤。石英砂品位极高，探明储量911万吨，二氧化硅含量达97%。此外还蕴藏着丰富的天然气和岩盐等数十种矿产资源。全市光热资源可观，是陕西省多日照、强辐射区之一，年平均日照2716小时，年平均气温9.2℃，年平均降雨量441.9毫米。
神木旅游资源独具特色。“一心七区四带”的核心景区加快打造。石峁遗址2013年入选中国十大考古新发现、世界十大田野考古新发现和21世纪世界重大考古发现，石峁皇城台遗址被中国社科院评选为“2016年中国六大考古新发现”。“塞上明珠”红碱淖是全国最大的沙漠淡水湖，被评为国家级水利风景名胜区、国家级自然保护区。这里烟波浩渺、遗鸥飞翔，是全球最大的遗鸥繁殖栖息地之一。
塞上人文景观萃集，长城蜿蜒东西、尽揽大漠风光，黄河纵贯南北、穿越秦晋峡谷。雄厚的杨家城、古朴的高家堡古镇、精美的明清四合院以及险峻的二郎山、雄峙两河的天台山、松柏森然的西津寺等，构成一道道多姿多彩的风景线。唢呐、三弦等民间器乐，酒曲、说书等民间文艺，地毯、面花、铜器、铁艺等非物质文化遗产成为独具地方特色的民俗文化。
