沈陽位於遼河平原中部，東部為遼東丘陵山地，北部為遼北丘陵，地勢向西、南逐漸開闊平展，由山前沖洪積過渡為大片沖積平原。地形由北東向南西，兩側向中部傾斜。最高處是新城子區馬剛鄉老石溝的石人山，海拔441米；最低處為遼中縣於家房的前左家村，海拔5米。市內最高處在大東區，海拔65米；最低處在鐵西區，海拔36米。皇姑區、和平區和沈河區的地勢，略有起伏，高度在41.45米之間。
沈陽屬於溫帶半濕潤大陸性氣候，年平均氣溫6.2～9.7℃，自1951年有完整的記錄以來，沈陽極端最高氣溫為38.3℃（1952年7月18日），中心城區極端最低氣溫為-32.9℃（2001年1月15日），近郊近年來最低氣溫為-35.4℃（沈北新區2001年1月11日）；之前沈陽還觀測到39.3℃（1920年）的高溫，和-33.1℃（1950年）的低溫。[16]
沈陽全年降水量600～800毫米，1951年至2010年市區年平均降水量716.2毫米，全年無霜期155～180天。受季風影響，降水集中在夏季，溫差較大，四季分明。冬寒時間較長，近六個月，降雪較少，最大降雪為2007年3月4日47.0毫米的特大暴雪；夏季時間較短，多雨，1973年8月21日曾下過215.5毫米的大暴雨。春秋兩季氣溫變化迅速，持續時間短：春季多風，秋季晴朗。
截至2015年末，沈陽國家A級旅遊景區74家。
沈陽十景：福陵疊翠、禦苑松濤、渾河晚渡、塔灣夕照、柳塘春雨、道院秋風、神碑幻影、陡山霽雪、鳳樓觀塔、萬泉垂釣。
其他景點：棋盤山國際風景旅遊開發區、怪坡風景區、沈陽森林野生動物園、沈陽世博園、沈陽東北亞滑雪場、皇家極地海洋世界、方特歡樂世界、紫煙薰衣草莊園、愛琴谷、隕石山風景區、劉老根大舞臺、南關天主教堂、渾河西峽谷、永安橋。
沈陽特產有輝山牛奶、中街大果、德氏冷飲、小梁山西瓜、
醉金香葡萄、東陵紅樹莓、寒富蘋果、祝家大杏、清水大米、香雪面粉、遼中鯽魚、八王寺汽水、雪花啤酒、老龍口酒、沈陽陳釀酒、老高太太糖葫蘆、不老林糖、克拉古斯香腸、重工菠蘿火腿、雄洲牛煮三鍋、榆園酸菜、康福月餅、冬冬食品、桃李面包、麥金利蘋果醋、眼寶羊肝羹、老王頭調料、沈河大醬、紅梅味精、沈陽紅藥、絹花、葫蘆雕、沈陽羽毛畫、彩石鑲嵌畫、天然色高級地毯，中和福茶葉，天益堂中藥等等。