Relevo

O concelho de Olhão insere-se maioritariamente na sub-região natural do Barrocal, com áreas de relevo mais acidentado cobertas de matagal mediterrâneo, que entroncam a sul com extensas áreas plantadas de pomares de sequeiro (alfarrobeira, amendoeira, oliveira e figueira). Na faixa do Litoral, o concelho integra parte de todo o sistema lagunar e dunar que constitui o Parque Natural da Ria Formosa. Na retaguarda deste sistema, a paisagem eleva-se para norte, com encostas de grande interesse paisagístico, ocupadas por mato.
 
O relevo calcário do Barrocal carateriza-se pela sua diversidade de formas, que ao longo do tempo foram originadas pela distinta dureza das rochas, responsáveis pela erosão diferencial, aliadas à tectónica. As altitudes desta faixa do território algarvio não são muito elevadas, atingindo-se a cota máxima de 410 metros no Cerro de São Miguel. No concelho de Olhão, o Barrocal não determina o caraterístico amplo planalto, mas sim uma sucessão destes ascendendo até à Serra de Monte Figo, relevo estrutural cársico, de orografia mais vigorosa. A orientação predominantemente poente-nascente destas superfícies, materializa um anfiteatro natural voltado para a Ria, tendo como horizonte o mar, tornando este território um lugar privilegiado.
 
O Parque Natural da Ria Formosa, localizado em pleno Litoral algarvio, carateriza-se pela suavidade do relevo e abrange uma área de altitudes baixas, não ultrapassando a cota dos 60 metros, predominando altitudes na ordem dos 20-30 metros, correspondendo à parte terminal do anfiteatro em direção ao mar, no qual se dispõe o relevo desta região. A sul, é limitado por um conjunto de ilhas-barreira do cordão arenoso litoral, que o separa do Oceano Atlântico.

Clima

De acordo com Orlando Ribeiro, o Algarve apresenta um clima tipicamente mediterrâneo, caraterizado pela existência de uma estação quente e seca que atinge os cinco meses, com temperaturas médias diárias na ordem dos 22,5ºC e um inverno suave, com precipitação escassa e com temperaturas médias diárias a rondarem os 12,4ºC.
 
De um modo geral, o concelho de Olhão apresenta um clima temperado húmido mediterrâneo, com verões quentes e secos e invernos suaves. A precipitação distribui-se de forma irregular ao longo do ano, concentrando-se nos meses de Outono e Primavera.
No entanto, o clima do concelho não é homogéneo, à medida que se caminha para interior, a influência marítima que se faz sentir na faixa litoral vai-se atenuando, tornando-se o clima mais quente e seco e simultaneamente mais chuvoso. 

Paisagem

 
No concelho de Olhão, a natureza revela expressões deslumbrantes, contrastando de forma harmoniosa o interior dos campos e serras com a extensa linha de um litoral semeado de ilhas e ilhotas.

A Ria Formosa é uma zona protegida incluída no PNRF, que constitui a mais importante zona húmida do País, quer pela dimensão quer pela sua complexidade estrutural, faunística e florística, com especial destaque para a avifauna, que está integrado na Rede Natura 2000.
De toda a área classificada como Parque Natural, 3770 ha encontram-se incluídos no concelho de Olhão, conferindo à faixa litoral situada entre os núcleos urbanos de Olhão e Fuseta, um elevado interesse e valor paisagístico. A paisagem do PNRF carateriza-se por três grandes unidades estruturais: a área lagunar, a praia/sistemas dunares e a faixa continental.

O concelho de Olhão tem quatro praias classificadas como zonas balneares: Armona-Mar, Armona-Ria, Fuseta-Mar e Fuseta-Ria.
 
Na zona do Barrocal, o concelho de Olhão encerra diversos pontos de interesse, nomeadamente na zona de Moncarapacho, de onde se destaca o Cerro da Cabeça. Este Cerro, com 249 metros de altitude é a elevação mais oriental da Serra de Monte Figo. Trata-se de um sítio de elevado valor paisagístico e científico, que está integrado na Rede Natura 2000 e no projeto Corine-Biótipos, apresentando uma área de 574 ha. É considerado pelos geólogos um monumento natural, devido ao valor das suas formações cársicas. A sua superfície, ocupada pelo maior lapiás do Sul do País, e as suas grutas, têm um elevado valor ambiental e zoológico, servindo de abrigo a diferentes espécies de morcegos e outra fauna cavernícola. O seu património botânico encontra-se revestido pelo maquis, típico do barrocal algarvio. No Cerro da Cabeça localizam-se as formas endocársicas mais profundas de que se tem conhecimento no carso algarvio: Algar Maxila (mais de 95 m de profundidade), Algar Medusa (74 m), Algar dos 60 m (mais de 70 m).