Le territoire de la ville repose sur le Bouclier canadien, l'une des plus anciennes formations géologiques de l'écorce terrestre. L'ensemble du territoire se situe dans la sous-province géologique du Supérieur, dont le sous-sol se caractérise par une alternance de couches de roches sédimentaires et volcaniques ainsi que par des intrusions de granite. Le sous-sol de la ville se divise presque en partie égale entre les granites (35%), les roches d'origine sédimentaire (33%) et les roches d'origine volcanique (31%).

 

Doté d'un réseau hydrographique très développé, le territoire de Rouyn-Noranda regorge de nombreux lacs, soit plus de 625, qui se répartissent entre deux bassins hydrographiques importants : le bassin du Saint-Laurent et celui de la baie d'Hudson. La localisation sur la ligne de partage des eaux explique, en partie, que Rouyn-Noranda soit très peu sujette aux crues printanières et aux inondations qui touchent davantage le sud de la province.

 

De type continental tempéré, le climat se caractérise par des saisons contrastées : les hivers sont froids et secs et les étés chauds. On note des conditions climatiques plus changeantes au printemps et à l'automne, les précipitations deviennent alors plus abondantes. La température moyenne des mois de novembre à mars se situe à -10,9 degrés Celsius alors que pour les mois d'avril à octobre, elle s'établit à 10,8 degrés Celsius. D'une période de 90 jours, la saison sans gel dure un mois de moins que dans le sud de la province. Par contre, en été, on compte jusqu'à 140 minutes d'ensoleillement de plus par semaine que dans la région de Montréal, compensant pour la courte période végétative. Les vents sont à prédominance de l'ouest.