【地質地貌】羅莊區境內以平原、丘陵兩種類型為主。地勢西北高東南低，傾斜度3°至5°。東部和南部是沂河沖積平原，西部多為丘陵，海拔55米至272.4米。按地貌成因分為剝蝕地形（溶蝕-剝蝕丘陵區、剝蝕-溶蝕丘陵）兩個亞類，堆積地形（剝蝕平原區、剝蝕-溶蝕平原區、沖積-洪積平原區）三個亞類。

羅莊區境內地質構造比較古老，處于沂沭斷裂帶西側，其構造體系大部分屬新華夏系第二隆起帶。地層主要出露古生界、中生界地層，在沂河沖積平原覆蓋有新生界第四系松散堆積物。按出露地層從老到新依次是：寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、白堊系、第四系松散沉積物。羅莊區位于沂沭斷裂帶西側，單斜構造為主。斷裂構造發育，根據其展布方向分為北北東向、北西向和近東西向三組。

【山脈】羅莊區境內山脈均起自蒙山，共有大小山嶺87座,海拔200米以上的山峰12座。寨山最高，海拔272.4米。全區山嶺，大體可劃分為寨山、臥牛山、蘭山、慶云山、黃山為主體的五大山群。

【河流】羅莊區境內有沂河、武河、南涑河、陷泥河、燕子河五大河流，共有25條干支流，河流總長度186公里，分屬沂河河系和中運河河系，統屬淮河水系。

沂河，又稱沂水，發源于沂源縣松山北麓，全長574公里，流域總面積1.07萬平方公里，有大小支流入羅莊區境內，為羅莊、河東兩區界河。流經盛莊、西高都、冊山三個街道辦事處，境內流長18.5公里。

武河，又稱邳蒼分洪道，系清康熙年間為引沂濟運而開挖，1957年，為承泄江風口分洪閘分泄沂河洪水又進行了開挖。武河全長74公里，羅莊區境內流長5公里，是高都街道辦事處、冊山街道辦事處與郯城縣的界河。陷泥河、南涑河、燕子河均流入武河。南涑河，發源于蘭山區義堂鎮堰西村，全長40.5公里，總流域面積250.3平方公里。由高新區馬廠湖鄉流入。

陷泥河，發源于蘭山區大嶺鎮的南沙埠莊村西北，全長31公里，流域面積180.6平方公里。由蘭山區金雀山街道辦事處流入，流經盛莊、高都、冊山三個街道辦事處，境內流長22.74公里。

【氣候】羅莊區境屬暖溫帶季風區半濕潤大陸性氣候。春季回暖較快，少雨多風，空氣干燥，常發生春旱，又由于受寒潮侵襲，易發生晚霜凍和倒春寒危害。夏季溫度高，濕度大，降雨量集中。秋季氣溫下降迅速，降水變率大，常出現初霜凍、連陰雨等災害性天氣。冬季空氣寒冷干燥，雨雪稀少，干冷天氣較多。常年盛行風向多為西北、北、東北、東南和西南風，旱、澇災害較為嚴重。