地质：绵山由震旦系和前震旦系、奥陶系、寒武系构成，约开始于19亿年前，结束于4亿多年前，是大地被海水淹没后沉积了石灰岩、白云岩、沙岩等，山体继续上升，谷地相对下降，继续接纳物质堆积，沉降速度大于堆积速度而形成。为侵蚀构造型石灰岩高山区，属新构造运动强烈上升的侵蚀构造类型。谷壁多有岩溶溶洞，沿层面发育。地震为新构造运动的主要表现特征。

地理：绵山地处太原盆地西南端、太岳山北侧、汾河南畔，坐标在东经110°44′10〞-112 °10′14〞，北纬36°50′01〞-37°11′04〞之间，绵延百里，西入灵石县境，南与沁源县毗连。风景名胜区规划面积为135平方公里，管辖范围为40平方公里。最高海拔2566.6米，相对高度1766余米。南同蒲铁路二级编组站介休车站，大运公路一级路段、108国道穿越县境。北距省会太原137公里，南至临汾135公里，是山西省南北交通枢纽。

水文：绵山地下水主要储存于石灰岩裂隙溶洞。地表岩沟泉水----绵山石桐水总长7.5公里，流量为0.2-0.5立方米/秒，据省主管部门统一分析化验，属清洁级。绵山不仅沟中有泉流，山顶茶坊沿、李姑岩、五龙寺、半山腰峰房泉、龙池、一锅泉，山根冀家庄等处都有泉水。真是"山有多高，水有多高"。

气象：绵山属温暖带大陆性气候，四季分明。春季日照充足，夏季雨量较多，秋季凉爽宜人，冬季多有瑞雪。一月份最冷，平均气温为5.1℃；六、七月份最热，平均气温为24℃。年平均气温为10℃--9℃。气温随海拔增高而降低，海拔每升高100米，温度递减1度左右。阳坡凹处温度相对要高。年降水量在656.2--621.1毫米。年平均相对湿度为60％。全年多西南风，风速平均为2.2米/秒。四月份风多较大，八月份风少而小。四季景色各异，皆宜游览，尤宜冬日雪霁。
植被：绵山为黄土质山地草原甸土，主要植被为天然林和天然草地。山顶以白羊草、苔草、兰花棘豆、铁杆蒿、阿尔泰紫花和部分灌木黄刺梅、醋柳等为主，组成茂密的草原植被。山坡为黄土质山地棕壤，自然植被为繁茂的针阔混交林和阔叶林，有黄榆桦、柞、山柏、侧柏、油桦、白皮松、黄榆、鹅耳枥、山杨等。灌木有荆条、黄刺梅等。果木林有猕猴桃、山梨、山葡萄、山杏、山桃、山楂、毛樱桃、槽子、酸枣、野核桃等。中药材非常丰富，有灵芝、猪苓、党参、黄芪、五灵脂、血见愁等200余种。地表覆盖率在90％以上。

动物：绵山动物，走兽类有豹、山猪、山羊、豺、狼、狐、獐、獾、麝、鼯鼠、松鼠、黄鼠、刺猬、野兔、蝙蝠等；飞禽类有丹顶鹤、喜鹊、乌鸦、猫头鹰、鹞、燕、布谷鸟、白头翁、斑鸠、野鸡、啄木鸟、黄鹂、青雀、麻雀等。爬虫类有蛇、蝎、螽斯、蜈蚣、青蛙、蜘蛛、蝴蝶等。此外，石桐水于积处还有鱼、虾。