皖南山区东、南、西三面分别与浙江省西部和江西省北部的低山丘陵连成一片 ,中间有明显的三条西南至东北走向的山系 ,即池州九华山山系、黄山山系和皖浙边界的天目山山系 (如清凉峰 ),它们的海拔高度分别达到 1 342、1841、 1 787 m,还有皖、赣边界的六股尖达 1 630 m。在三条平行的山系间分布许多山间盆地和谷地 ,海拔多在 200 m左右 ,少数在 100 m以下。如九华山与黄山的池州、泾县盆地 ,黄山与天目山之间祁门、黟县、休宁、屯溪、歙县、绩溪、宁国等盆地 。 本区属于亚热带湿润季风气候 ,雨量充沛 ,年降水量达 1 100 ～2 500 mm ,有 60 %集中在 5～8月间 ,年平均气温为 15. 5～16℃之间 (黄山上部年平均气温为 7. 7 ℃),一月平均气温为 2. 3～3. 7 ℃(黄山上部一月平均气温为 -3.4 ℃),七月平均气温为 27. 4～ 28. 4 ℃(黄山上部七月平均为 17. 8 ℃),无霜期长达 230～250 d,初霜期始于十一月中旬 ,终霜期止于三月下旬 。本地区地带性土壤以红壤为主 ,呈酸性 ,较适宜南方喜酸性土植物生长 .。

皖南山区主要在池州市，宣城市，黄山市，安庆和铜陵有一部分也可属皖南山区，有名的大山有黄山、九华山、齐山、万罗山、齐云山等。

在距今约1.4亿年前的晚侏罗世，地下炽热岩浆沿地壳薄弱的皖南地区上侵，大约在6500万年前后，皖南地区的岩体发生较强烈的隆升。随着地壳的间歇抬升，地下岩体及其上的盖层遭受风化、剥蚀，同时也受到来自不同方向的各种地应力的作用，在岩体中又产生出不同方向的节理。自第四纪（距今175万年）以来，间歇性上升形成了三级古剥蚀面，终于形成了今天的皖南山区。在这些岩体中，由于在矿物组分、结晶程度、矿物颗粒大小、抗风化能力和节理的性质、疏密程度等多方差异，造成了宛如鬼斧天工般的皖南山区美景。

皖南山区具有花岗岩地貌、第四纪冰川遗迹、水文地质遗迹等地质遗迹和地质景观资源与皖南文化等人文景观资源以及丰富的动植物资源，构成了一座集山、水、人文、动植物为一体的大型花岗岩区天然博物馆。