太原现辖6区(小店区、迎泽区、杏花岭区、尖草坪区、万柏林区、晋源区)、 3县(清徐县、阳曲县、娄烦县)、1市(古交市)。截至2023年末,全市共有55个街道、46个乡镇、758个社区、634个行政村、1340个自然村。
太原市位于山西省中部、晋中盆地北部地区,地理坐标为北纬37°27′~38°25′,东经111°30′~113°09′。北、东、西三面群山巍峙,北靠系舟山、云中山,东据太行,西依吕梁,南接晋中平原,汾水自北向南纵贯全境。古昔有“襟四塞之要冲,控五原之都邑”之称誉。太原市东、东北与榆次区、寿阳县、盂县为邻,南与交城县、文水县、祁县、太谷区接壤,西、西北与岚县、方山县毗连,北与静乐县、忻府区、定襄县交界。
太原市东、西、北三面群山合抱,中南部为汾河河谷平原,整个地势北高南低。地貌类型可分为山地、丘陵、平原、盆地、谷地五种。山地4528平方千米,占总面积的64.79%;丘陵904平方千米,占12.94%;平原1093平方千米,占15.64%;盆地279平方千米,占3.99%;谷地184平方千米,占2.63%。境内地势起伏较大,高低悬殊,位于境西北娄烦县的赫赫岩山主峰,海拔2708米,为全市最高峰;位于清徐县西青堆的汾河漫滩,海拔760米,为全市最低处,高差1948米。
太原市地处大陆内部,属于暖温带大陆性季风气候,冬寒夏热、春秋短促、昼夜温差大、降水少且集中。冬季受西伯利亚冷气团控制,夏季受东南海洋湿热气团影响。随着季节的推移,两大气团在太原交互进退、此消彼长,发生着规律性的周期更替,形成冬季干冷漫长,夏季湿热多雨,春季升温急剧,秋季降温迅速,春秋两季短暂多风,干湿季节分明的气候特点。年平均太阳总辐射量为每平方米4927.90兆焦耳,全年日照总时数为2285~2587小时,年平均降水量390~423毫米,气温8.10℃~11℃,积温2375℃~3121℃,地面温度10.50℃~13.40℃,风速为每秒1.40~2.20米,地面气压887.10~927.80百帕,相对湿度为54%~58.20%,蒸发量为1459~1991毫米。无霜期153~178天。
太原矿产资源丰富,主要有铁、锰、铜、铝、铅、锌等金属矿和煤、硫黄、石膏、钒、硝石、耐火黏土、石英、石灰石、白云石、石美砂等非金属矿。在矿物资源中以煤蕴藏最丰,铁矿次之,石膏居三。山西以盛产煤而有“煤海”之称。太原处在“煤海”中部,地质上称太原的煤藏为“太原系煤”,基础储量居全省第四位,是山西煤炭资源的主要组成部分。太原系煤不仅储量丰富,而且煤种齐全,焦煤、肥煤、瘦煤、贫煤、气煤、无烟煤应有尽有。市域含煤面积1368平方千米,占全市土地总面积的19.58%。已探明储量主要分布在太原市东、西山及古交市、阳曲县、清徐县、娄烦县境内。分属沁水、西山、宁武三大煤田,东山、阳曲、西山、古交、清交、龙泉六大矿区。
太原野生动物资源,有鸟纲16目、37科、173种,其中国家一级保护鸟类4种,国家二级保护鸟类27种、中日保护候鸟80种、山西省重点保护鸟类8种;哺乳纲6目、17科、42种,其中国家一级保护兽类1种、国家二级保护兽类5种、山西省重点保护兽类3种;爬行纲动物3目、4科、8种;两栖纲1目、2科、5种;鱼纲2目、4科、21种;甲壳纲动物1目、2科、2种;昆虫纲13目、70科、177种;蛛形纲2目、3科、10种。
鲁昭公元年(晋平公十七年,前541年),太原地区始入于晋国版图。秦王嬴政元年(前246年),复置太原郡如初,郡治所设在晋阳。文帝刘恒二年(前178年),分代国为代、太原二国,立皇子刘参为太原王,都晋阳,太原国辖原太原郡故地。建武二年,改太原郡为太原国,都晋阳。清宣统三年(1911年),8月19日孙中山领导的革命党人举义武昌,各省纷纷响应。9月8日,太原举义,攻克省会,击毙清山西巡抚陆钟琦。民国十六年(1927年),太原确定市的建置,隶属山西省政府直辖。十九年废除冀宁道,各县归省直辖。至民国二十一年(1932年),太原市辖五个区。1949年10月1日,中华人民共和国成立,此后建置沿革详见《方域》。