武汉市作为超大城市，虽然城市总面积只有8569.15平方千米，但拥有466座山体，占市域总面积的9.04%。武汉市拥有165条主要河流。这些河流包括长江、汉江等主要水系，以及滠水、府河、倒水、举水、金水、东荆河等六大支流。武汉市域内有列入保护目录的湖泊共有166个，是中国内陆湖泊数量最多的城市之一。武汉这座城市为什么江多湖多山多呢？这主要是源于武汉市独特的地理位置和地质条件而形成的。从地理位置与气候条件方面来讲，武汉位于长江与汉江交汇处的江汉平原东部，地处亚热带季风性湿润气候区，年降水量大且集中，为河流、湖泊提供了充足水源。
武汉市所处的地区属新华夏构造体系，地貌表现为丘陵与平原过渡特征，长江、汉江及其支流在此形成冲积平原，为河流、湖泊发育提供了地形基础。武汉地区的湖泊成因是因为长江与汉江交汇于此，两江携带的泥沙在武汉这片区域内沉积，形成低洼地带，逐渐演变为湖泊。而且古代云梦泽 等大湖退缩后被分割成众多小湖泊，武汉的湖泊群正是这一过程的遗存。而且这片区域历史上在人工干预下造成河流改道、水利工程建设（如拦截河流形成湖泊）也促进了水域的形成。特别是长江、汉江及其支流在此交汇，形成复杂的水系网络，加上降水充沛，河流流量大且分布密集。
武汉市北部为低山丘陵区，南部为平原与湖泊分布区，地貌呈现波状起伏特征，这种地形为山地景观提供了基础。武汉市域内的山地形成主要与地质构造和地形特征有关联，地质构造主导：武汉位于新华夏构造体系的控制区域，褶皱山脉体系沿梅子山—龟山—蛇山—洪山—珞珈山—喻家山一线分布，这些山脉通过挤压隆升形成低山丘陵地貌，直接塑造了武昌区波状起伏的残丘特征。武汉地处江汉平原东缘，属于平原向丘陵的过渡地带。新生代造山运动在此形成低山丘陵，与长江、汉江冲积形成的阶地平原共同构成"三镇鼎立"格局（汉口、武昌、汉阳）。
武汉江、湖、山丰富的自然资源对城市环境具有显著影响：在气候调节上，河湖湿地通过蒸发作用调节城市湿度，缓解热岛效应。研究显示，湖泊在100-150米范围内可控制温度变化，夏季降温效果显著。武汉通过河网调节形成独特"三镇鼎立"格局，进一步优化城市微气候环境。 在生态屏障方面，武汉地形形成于1.5亿年前的燕山运动，龟山、蛇山等58座城区山丘与水域构成"三龙戏珠"生态格局，为城市发展提供天然屏障。这种地貌不仅丰富了城市景观，还增强了水土保持能力。 在洪涝挑战方面，长江与汉江交汇形成的洪水风险，历史上曾导致严重渍水。
1998年特大洪水后，武汉通过300多公里堤防建设进行了有效应对，但城区湖泊缩减（1950年代至2018年减少72个）仍削弱了自然调蓄能力。在水资源危机方面，长江年运量相当于40条铁路的航运能力，汉江丹江口水库支撑南水北调工程，但近40%河段水质污染超标，东湖曾因工业废水导致10万尾鱼死亡事件。目前通过深隧排污、生态水网建设等措施逐步改善水质。在交通与经济方面，河网密集使武汉成为全国交通枢纽，"九省通衢"地位强化区域经济辐射力。长江黄金水道与高铁网络结合，形成"大耗水、大运量"产业集群的基础条件。
武汉市江、湖、山多的自然地理特征对优化城市环境具有显著作用，主要体现在以下几个方面：在调节气候与净化空气方面，水域和绿地通过蒸发作用调节城市温湿度，缓解“热岛效应”。湖泊水面可吸收二氧化碳并释放氧气，提升空气质量。在缓解内涝与蓄洪方面，长江与汉江交汇形成的河网系统在汛期可分流洪水，湖泊群通过蓄水削峰，有效减少城市积水风险。 在提升生态价值方面，山地景观与水域共同构成完整的生态系统，如东湖、梁子湖等湖泊通过生物多样性调节维持生态平衡，同时为动植物提供栖息地。 在优化人居环境方面，既美化城市风貌又提升居民生活品质。