六盤山古稱“高山”、“隴山”，處在華北地台與祁連山地槽之間的過渡帶上，聳立於黃土高原之上，作為我國為數不多的南北走向的石質褶皺山脈屹立於寧夏南部。六盤山北起海原南華山，南經甘肅華亭至陝西隴縣，連綿240多千米，寬30～60km，麵積3727km2，占全區總麵積的7.2％。由大小關山、馬東山和月亮山三大支脈構成，屬於寧夏南部地區最高的山係，主峰米缸山位於和尚鋪以南的美高山，海拔2942m。山勢高峻，峽穀深邃，對東南季風有著一定的阻擋作用，像巨大的綠色長城把黃土高原分成東西兩大部分，成為涇河與渭河的分水嶺，也是氣候、植被的天然分界線與河流發源地。山體主要由白堊紀頁岩、砂岩構成，山頂渾圓，山坡略成階梯狀，東坡陡峭，西坡較緩和。其山路曲折險狹，須經六重盤道才能到達頂峰，六盤山因此得名。
六盤山處於東亞季風區邊緣，夏季受東南季風影響，冬季受幹冷的蒙古高壓氣流控製，形成四季分明、年溫差和日溫差較大的大陸性季風氣候。冬季寒冷幹燥，夏季高溫多雨，春季升溫快，秋季降溫快。按全國氣候區劃，六盤山屬暖溫帶半濕潤區向半幹旱區過渡的地帶。年日照時數為2100～2400h，年平均氣溫為5.8℃，最熱月（7月）平均氣溫為17.4℃，最冷月（1月）平均氣溫為-7℃，極端最高溫為30℃，極端最低溫為-26℃，≥10℃積溫為1846.6℃，無霜期90～130d。山脈走向南北，有利於截留東南來的暖濕氣流，成雲致雨，使六盤山地區成為中國西北多雨地區。年平均降水量676mm，主要集中在夏秋季，6～9月的降水量占全年降水量的73.3％；年平均蒸發量1426mm，年平均相對濕度68％。最大降水區位於二龍河一帶，年降水量在820mm以上。每當夏秋季節，陰雨連綿，山峰白雲繚繞，山間霧色茫茫，被稱為黃土高原的“濕島”，是寧夏最潮濕的地區。受局地地形的影響，六盤山的東南坡降水量較大，隨著海拔高程的增加其增加率也在加大；但是，在六盤山的西北坡水汽較少，降水量相應減少，隨海拔高程的變化增加率相對較小。