王屋山位于暖温带，属半湿润大陆性季风气候。由于地处亚洲东南部，受大陆和海洋气团的交替影响，冬季盛行西北风，夏季盛行偏东风。冬冷夏热四季分明。总的气候特点是：春季回暖迟，夏热天数少，秋天降温早，冬季冷期长，相对湿度大，云雾天数多。

王屋山年平均气温13.2~8.5℃，气温随海拔梯度的增高而降低；年平均降雨量700毫米左右，明显多于平原地区；年太阳有效辐射量57千卡/平方厘米，光能有效利用率高；年零度以上的活动积温5100~3400℃，具有垂直多变的立体气候特征；年平均无霜期220~190天，随着海拔的增高而减少；空气干燥度为1.1~0.8，属半湿润地区。由于地貌纷杂，起伏多变，造成“山山相连，天天不一”的独特多样的山地小气候。又由于受森林的调节作用，同一地区气温的升降变化，又不象平原裸露地带那样趋于极端，变化比较平缓。

王屋山区的河流均属黄河水系，多为黄河一级支流。主要有温河、逢石河、大峪河、砚瓦河、梦柏河等。河流源短流急，多自北向南注人黄河。河网密度随地势由高到低而增大，北部中山区为0.5千米/平方千米，低山区为1.0~1.5千米/平方千米，黄士丘陵区为2千米/平方千米。水源多由降水补给，汛期最大洪峰量为年平均流量的数十倍乃至上千倍。径流量年际变化大，变差系数CV=0.6，径流量大半在汛期流出。

王屋山区地处华北地震区太行山前大断裂地震带的西南边缘。该地震带尽管历史上曾发生过多次大于5级的地震，但王屋山区却从没有发生过3级以上的地震。

王屋山区近于地震烈度的七度区，重力密度大，具有发震构造。但由于本区地质构造复杂，断裂构造极为发育，交角度正断层多，逆断层和逆掩断层少，故而多数断层具有多期活动的性质。这些太行山前的大断裂带又是地震往返跳动的地点，当应力加强而被迫向外发展时，断裂带两端可以释放应力，历史上周围地区较大的地震对王屋山区影响虽大，震级却不大，影响王屋山的地震均在3级以下，且震级以1级左右居多。据历史记载，自宋元祐四年（1058年）迄今，近千年期间，本区地震活动震级小，频度低，无强震发生。如1965年1月13日，与王屋山区相邻的山西垣曲发生5.5级地震，烈度七度，震源深10千米，王屋山区仅有感觉。1983年10月15日，孟县西虢乡发生4.2级地展，王屋山区感觉不大。上况表明，王屋山区尽管地质构造复杂，山势雄险，地震活动方面属于安全地带。

王屋山属太行山脉西南段，太行山脉古称五行山、王母山，又名女娟山。位于山西高原与华北平原之间，北起河北省拒马河谷，南至晋豫边境的黄河岸边。东北—西南走向。构成了山西高原与华北平原天然分界线。河南境内长约180千米，北部最宽处达50千米，西部最窄处不到3千米。其地质基础为一穹断带，主干走向大断裂和东部边缘走向大断裂均很发育。河南境内的东坡，山势险峻而陡峭，山西省境内的西坡和缓，单面山形态显著。

王屋山主要有天坛峰、日精峰、月华峰、华盖峰、垂珠峰、五斗峰、灵山、金鸡峰、垂簪峰等。其中最主要的是天坛、灵山、五斗三座山峰，尤以天坛峰地位最为突出，有“天下砥柱”之称，被道教尊为“道境极地”。山势雄险，威仪齐整，山后有山，层次分明，山峰列队以贯，南北绵延达十余里。南以天坛峰为首，北望灵山如屏，再向北，五斗群峰并起，奇秀峥嵘。尤以五斗峰最为险峻，千沟万壑，悬崖陡落。

天坛峰位于王屋山中部，海拔1711米，为王屋山主峰。传为轩辕黄帝设坛祈天之所，故名。南临华盖峰，北依灵山峰，东有日精峰，西有月华峰，四周群峰簇拥，岗阜卑围，一峰突起，群峰仆伏，大有“唯我独尊” 的王者气概。自古以来，被道家尊为神圣之地，称其“实为五岳四渎、十大洞天、三十六小洞天神仙朝会之所”。

灵山峰位于垂簪峰东南端，与垂簪峰同出一脉。海拔1687米，为王屋山风景区内第三座高峰。因山体通体空灵，故名灵山。山峰拔地而起，圆峰独秀，状若高塔凌空。三面俱是悬崖绝壁，唯有一脊可攀登而上。登至半山腰，便进入灵山洞，出洞再登高百米，即达峰顶。凌顶远眺，前有天坛峰，后有五斗峰，群山环绕，异常壮观。山顶残存有不到40米宽的“夷平面”，上建混元殿，以示这里是宇宙混元之气的所在。殿东有望乡台，三面悬崖，宽不到三米。

五斗峰位于天坛峰北约6千米处，为豫、晋两省界山。因一山同凸五峰，形如五斗并立，故名。海拔1772米，为王屋山风景区内之最高峰，也是天坛峰的后屏。

王屋山区植物种类达150多科、1200余种。其中裸子植物6科、8种，蕨类植物18科、80余种，被子植物110多科、1100余种，苔藓植物3科、3种，真菌9科、10种。其中属国家和省级保护的31种，计有国家二类保护植物8种，国家三类保护植物12种，省级保护植物11种。

王屋山由于不同的海拔高度形成截然不同的地带性气候和地带性土壤，使得植物的群落结构由高到低呈阶梯式变化，在垂直分布上呈明显的区域差异。海拔1600米以上的深山区，是以针叶树为主的针、阔叶混交林及灌木、草丛构成的植物群落，主要有辽东栎、蒙古栎、日本落叶松、华北落叶松、华山松、青冈和胡枝子、榛、荚迷、羊胡草、蕨类植物等。海拔800~1600米的中山区，是以阔叶树为主的针、阔叶混交林及灌木、草丛构成的植物群落，主要有栓皮栎、辽东栎、凉子木、华山松、油松、槭树、裂叶榆和照山白、接骨木、黄栌、卫矛领春木及黄背草、白羊草等。海拔500~800米的低山区，是以阔叶树为主的纯林或针、阔叶混交林及灌木、草丛构成的植物群落，主要有栓皮栎、侧柏、刺槐、油松、黄楝树和黄精、山葡萄、黄剌梅、连翘、酸枣、花椒及白草、黄背草、菊类、蒿类等。海拔500米以下的丘陵区，是以刺槐、侧柏为主的纯林及灌木、草丛构成的植物群落，主要有刺槐、侧柏、毛白杨、白榆、栓皮栎和紫穗槐、酸枣、黄荆及白羊草、茅草、蒿类等。

王屋山有各类野生动物300余种，在区系成份上以古北界动物为主，兼有一定数量的东羊界动物。野生动物的栖息也具有垂直分布的特性，一般食肉类动物大多栖息于深山密林之中，食草类动物和各种鸟类则觅食于浅山丘陵地区。野生动物大多具有较高的科研价值、经济价值和观赏价值。该区常见的野生动物主要有：

哺乳类动物：狼、豺猫、金钱豹、黄鼬、花面狸、猞猁、大耳蝠、蝙蝠、青鼬、水獭、狐、猕猴、兔、小家鼠、褐家鼠、黑线姬鼠、青鼠、黄鼠、飞鼯、岩松鼠、草鹿、大苍鼠、棕色田鼠、果子狸、山鼠、松鼠、橙足鼯鼠、香獐、黄羊、青羊、野猪、狗獾、猪獾、剌猬、黄喉貂等。

鸟类动物：旋木雀、大韦莺、凭鼻乌鸦、红嘴乌鸦、大嘴乌鸦、针尾雨燕、秧鸡、河鸥、啄木鸟、斑啄木鸟、褐河鸟、灰棕鸟、太阳鸟、鹞、黄鹭鹭、戴胜、鹧鸪、小䴙䴘、苍鹭、鸢、大鵟、普通鵟、金雕、玉带河鸥、红脚隼、大杜鹃、中杜鹃、四声杜鹃、红角鸮、雕鸮、横纹小鸮、长耳鸮、短耳鸮、夜鹰、冠鱼狗、翠鸟、白鸽、红尾伯劳、黄鹂、鹪鹩、北红尾鸲、斑鸫、寿带鸟、田雀、灰雀、勃鸽、岩鸽、白鹊鸽、豆鹰、勺鸡、蜡嘴雀、鹌鹑、山斑鸠、斑鸠、朱颈斑鸠、大斑鸠、黑鹳、白鹳、灰鹳、白天鹅、小鹀、道眉草鹀、金翅、寒鸦、骨顶鸡、环颈雉、石鸡、野鸭、白头鹎、红尾锦鸡、水鸡、水雉、山鸡、家燕、楼燕、金腰燕、喜鹊、红嘴蓝鹊、楝鹊、燕鹊、家鸽、灰鸽、松鸦、极北柳莺、灰鸟、黄眉柳莺、麻雀、大山雀、燕雀、玉带海雕、金眶、凤头百灵、虎头海雕、秃鹫、乌雕等.

爬行类动物：蜥蜴、水蛇、蛤蚧、壁虎、石龙子、无蹼璧虎、麻蜥、蝮蛇、黄脊游蛇、赤链蛇、白条锦蛇、红点锦蛇、虎纹游蛇、菜花铬铁头蛇、乌梢蛇等。

两栖类动物：大鯢、河鳖、大蟾蜍、花背蟾蜍、黑纹蛙、青蛙、树蛙、雨蛙、虎纹蛙、中国林蛙、隆肛蛙、金钱蛙、北方狭蛙、蟹等。

家禽、家畜类动物：鸡、鸭、鹅、鸽、牛、马、骡、驴、猪、羊、狗、猫、兔等。

其它类动物：草鱼、鲤鱼、鲫鱼、鲇鱼、鲢鱼、黄剌鱼、活头鱼、青鱼、黄鳝、泥鳅、河蚌、河蚬、蜗牛、虾、蚂蟥、田螺、蜈蚣、全虫、蚯蚓等。

王屋山世界地质公园是一座以典型地质剖面、地质地貌景观为主，以古生物化石、水体景观和地质工程景观为辅，以生态和人文景观相互辉映为特色的综合型世界地质公园。公园由一系列具有特殊科学意义、稀有性和美学价值的能够代表本地区地质历史和地质事件的地质遗迹组成。2004年1月19日，以总评90.526分第一名成绩被国土资源部正式批准为世界地质公园。2006年9月17日，在英国北爱尔兰贝尔法斯特举行的第二届世界地质公园大会上，专家评审全票通过，被命名为第三批世界地质公园，跻身全球48家世界地质公园之列。

王屋山-黛眉山世界地质公园博物馆将地质、文化等元素融为一体，呈现了王屋山历史文化和地质公园特色，展现了王屋山丰富多样的地质地貌和景观资源，为研学旅行的学生及广大市民游客开阔视野、开展地学科普教育、展示王屋山地质景观和历史文化提供了一个重要场所。

王屋山因状如王者之屋（或日王者车盖）而得名。

济渎庙，全称济渎北海庙，为国家重点文物保护单位，坐落于济源市西北济水发源地，王屋山下，是古“四渎”唯一一处保存最完整、规模最宏大的历史文化遗产，也是河南省现存最大的一处古建筑群落，被誉为中原古代建筑的“博物馆”。

据文献记载：轩辕黄帝于元年正月甲子登天王屋山设坛祭天，大战蚩尤，一统华夏，从此开创了中国5000年的文明史，天下太平，海内安然。黄帝在此拜广成子为师，得道成仙。以后每年的八月十五，四方善士云集于此，道教鼻祖老子李耳以及仙人王子晋、著名方士于吉、南岳夫人魏华存、道教理论家葛洪都曾在此问道，奠定了王屋山在中国道教十大洞天中的宗首地位，被称为“天下第一洞天”。

王屋山作为道教名山，在道教发展演变的不同历史时期，居主导地位的教派。战国时期，方仙道作为追求长生成仙的一种学术流派，相传其代表人物河上丈人、安期生等就曾在王屋山区大河之滨活动。秦汉之际兴起的黄老道，是方仙道与黄老之学结合的产物，具有一定的宗教色彩，但仍不属宗教团体，仅是道教的前身，其代表人物“商山四皓”、河上公等都曾在王屋山活动。东汉时期，张道陵创立五斗米道（即天师道），道教遂成为有组织的宗教团体。魏晋南北朝时期，王屋山道教就其宗教行为而言，主要是早期道教中以炼丹求仙为主的丹鼎派和以符咒等方术治病驱鬼的符篆派。盛唐时期，属于道教上清派的茅山宗，成为道教的正宗，其第四代宗师司马承祯结庐王屋山，迎来了王屋山道教发展的鼎盛时期。北宋灭亡后，茅山宗在王屋山的活动式微，以王重阳为代表的全真教，逐步取代了茅山宗在王屋山的地位。元代，王屋山道教的丛林制度完全由全真教龙门派所独占，道教活动又进入了空前的兴盛时期。明代至清初，王屋山道教活动在全国道教中的地位有所下降，但仍是全真教龙门派的一统天下。清代中期之后，王屋山道教活动相对沉寂。

1982年，河南省人民政府在济源的太行王屋山区建立了猕猴自然保护区，东自沁河畔，西至黑龙山区，长约65千米，面积为107平方千米。

王屋山保存了从距今25亿年前开始的嵩阳、中条、王屋山、晋宁、加里东、海西、燕山、喜马拉雅等八次造山运动的地质遗迹，其中元古代火山岩，鲜活地再现了14.5亿年前的古裂谷、古火山，是时代最早的古火山天然博物馆。距今25~14亿年，是地球早期演化的关键时期，陆地的形成与超大陆的聚合、裂解是这一时期演化的重大事件。研究这些地质事件是当今地学研究的国际热点。