南雄市境内四周群山环抱，中部丘陵平原，称\"南雄红层盆地\"，是远古时代恐龙的故乡。

南雄境内地质属燕山期花岗岩体及寒武纪震旦纪变质岩体。四周群山环抱，浈凌二江斜贯腹地。地势为西北高，东南低。西北山区最高峰为观音峰，海拔1429米，南部山区最高山峰为青嶂山，海拔917米。中部为狭长丘陵，自东北向西南沿浈江两岸伸展，直到始兴县马市，称为\"南雄红层盆地\"。红层下蕴藏着大量的古生物化石。1961年广东区测队采得的晚白垩纪恐龙化石非常珍贵，是全世界研究恐龙的最佳地方。