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新竹市位于頭前溪沖積成的新竹平原之上。東區與香山區南部為竹東丘陵的一部分，香山區有狹長的海岸平原。
新竹平原
新竹平原位于臺灣西北部，新竹縣市境內，為頭前溪與鳳山溪兩條河川沖積形成的沖積平原。平原范圍涵蓋了新竹市、竹北、芎林、竹東、橫山等部份區域，東南北三面丘陵環拱，西面臨海，北緣湖口臺地和飛鳳山丘陵，南緣竹東丘陵，東西最大長度17公里，南北最大寬度7.5公里。平原地勢平緩，為主要的農業生產區域，也是聚落與工商業的所在。
頭前溪
頭前溪是一條位于臺灣北部的河流，總長約63公里，主要流域經過新竹縣，包括五峰鄉、橫山鄉、尖石鄉、芎林鄉、竹北市、新竹市。可說是臺灣新竹縣的主要河流，流域面積約565.94平方公里。
頭前溪發源自臺灣雪山山脈中的鹿場大山。溪的落差很大，平均坡降比約1:190，在新竹南寮漁港處出海。由于落差大，在夏季常造成山洪，如新竹五峰鄉、尖石鄉在臺風季節，都被列為土石流高度警介區。
頭前溪流經知名的新竹科學工業園區，由于工業區用水量大，但頭前溪屬短促型的急流，枯水期時流域內用水常遇緊迫，因此建有并有上坪攔河堰、隆恩圳攔河堰、燥樹排攔河堰等水利工程，以及寶山水庫及興建中的寶二水庫。
頭前溪的主要支流有上坪溪，油羅溪。
氣候
“風城”
新竹因為冬季季風強盛，為全省之冠，所以有“風城”之稱，因新竹的沖積平原由東南向西北呈喇叭狀開敞，無論東北季風或西南季風一進入該市，風勢即受約束而增強。例如東北季風到此也略轉為北風，加上地形的關系，就像一股穿堂風一樣貫入新竹。新竹沿海一帶冬季季風甚強，風害甚烈，民間早就有“新竹風、基隆雨”的諺語。
月平均氣溫圖(攝氏)
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