Dağları: Diyarbakır, Güneydoğu Torosların kollarıyla çevrilidir. Batısında Maden Dağları yer alır. Maden Dağlarının en yüksek noktası 2230 metredir. En yüksek yerleri: Tosun Tepe (2813 m), Hasar Tepe (2761 m), Ömer Tepe (2075 m), Karacadağ (Kollubaba Tepe 1957 m), Kuştaşı Tepe (1727 m), Yuva Tepe (1547 m), Tumtaş Tepe (1576 m)dir. Diğer dağları ise Uzuncaseki Dağı, Yumru Dağı ve İnceburun Dağlarıdır.
Ovaları: Diyarbakır ovaları bazalt levhaları ile örtülü kırmızı-kahverengi topraklardır. Diyarbakır Ovası 40 bin hektardır. Dicle Nehri ortadan geçer. Doğu kısmı daha bereketlidir. Gevran (Ergani) Ovası 15 bin hektar olup etrafı tepelerle çevrilidir. Karahan Ovası 10 bin hektardır. Kiki Ovası 25 bin hektardır. İlin en verimli ovasıdır. Buğday ve arpa ekilir. Behremki Ovası 18 bin hektar olup, bereketlidir. Ayrıca 5 bin hektardan küçük olan Lice, Hazro, Çermik, Çüngüş, Piran, Hani, Kulp Şerit ve Dicle ovaları vardır.
Akarsuları: Diyarbakır’ın en önemli akarsuyu Dicle Nehridir. İli Dicle ve kolları sular. Maden Suyu ile Birklin Suyu Dolucan’da birleşerek Dicle Nehri meydana gelir. Birklin Suyu Birklin Mağaralarından çıkar ve Dibni Suyu buna karışır. Maden (Ergani) Suyu Gölcük’ten çıkar. Dicle Nehri Devegeçidi Suyu, Havar, Yenice, Karasu dereleri ile, Anbar, Kuru, Pamuk, Sinan ve Batman çaylarını alır. Daha ilerde Göksu ve Aşağı Hanik çayları Dicle’ye katılır. Batman Çayı Dicle’nin önemli bir koludur. Uzunluğu 100 kilometredir. Gühermi Dağından çıkan Kulp Suyu, Muş’tan gelen bir kolla birleşir. Melul Dağından çıkan Şakiram Çayını alarak, Sason Dağlarından gelen ikinci kolla birleşir. Diğer küçük akarsular ise Sinan Suyu, Çangüş Suyu, Göz Suyu, Medrap Suyu ve Kalhane Suyu ile Meda Çayı ve Sinek Çayıdır.
Gölleri: Diyarbakır’da tabii göl yoktur. Baraj gölleri ile göletler vardır. Devegeçidi Barajı: Devegeçidi Deresi (Suyu) üzerine kurulmuştur. Sulamada kullanılır. 10 bin hektarlık araziyi sular ve 180 milyon m3 su toplanır. Karakaya Barajı: Malatya sınırında Fırat üzerine kurulmaktadır. Enerji ve sulama maksadıyla kullanılacaktır. İnşaat bittiğinde 7,5 milyar kilovat-saat enerji istihsal edilecektir. İçme suyu temini ve tarım arazisini sulamak için Ortaviran, Gözegöl ve Kurtkaya göletleri yapılmıştır.
İklim ve Bitki Örtüsü
İklimi: Diyarbakır ilinde sert kara iklimiyle yarı kurak yayla iklimi hüküm sürer. Yazlar çok sıcak, kurak ve uzun, kışlar soğuk ve az yağışlı geçer. Güneydoğu Toroslar kuzeyden gelen soğuk rüzgarları kestiği için Doğu Anadolu’ya nazaran kışları daha az soğuktur. Senelik yağış miktarı 496 milimetredir. Sıcaklık +46,2°C ile -24,2°C arasında seyreder.Bitki örtüsü: Diyarbakır topraklarının % 33’ü orman ve fundalıklarla, % 40’ı ekili arazi ve % 22’si çayır ve mer’alarla kaplıdır. İlkbaharda her yer yemyeşildir. Yaz aylarında ise dere kenarları dışında her yer (step) bozkırdır. Otlar tamamen kurur. Vadilerde söğüt, çınar, ceviz ve kavak ağaçları, yükseklerde ise meşe, ardıç ve yabani meyve ağaçları yer alır. Ormanlık arazi her ne kadar % 33 görülmekteyse de muntazam ormanlık saha çok azalmıştır.
