流域內地勢由西向東傾斜，南面以雁蕩山為屏，有括蒼山、大雷山和天臺山等主要山峰，其中括蒼山主峰米篩浪高達1382.4米，是浙東最高峰。椒江水系由西向東流經市區入臺州灣。沿海區有椒北平原等三大平原為臺州主要產糧區。
源頭至上遊仙居縣內，永安溪自西向東穿流而過，境內全長116公裏。兩岸支流平行排列，自南、北向主流匯集。全縣地形從外向內傾斜，略向東傾。各支脈斜交、層疊，構成多級梯狀平臺。平臺上緩丘起伏，圍限成大小不等、錯落相間的谷地和盆地，適宜農耕。其中下各、城關、田市、橫溪等4個河谷平原面積較大。其河谷底部大多在海拔100米以下，地面略有起伏，是本縣水稻和經濟作物的重要地區。丘陵山地多由火山巖和碎屑巖組成，全為中生代和新生代產物。受構造運動的影響，斷裂和節理較為發育，相變強烈，巖性復雜。在漫長的地殼演變中，形成多變的山嶽景觀。奇峰幽洞，比比皆是。著名的仙居八景：“南峰釣艇”、“東嶺曉鐘”、“石龍霖雨”、“水簾瀑布”、“景星望月”、“錦鳳沖霄”、“麻姑積雪”、“蒼嶺丹楓”，各領風姿，令人神往，騷人墨客，遊跡遍至。清翰林院編修潘耒記道：“天臺深幽，雁蕩奇崛，仙居兼而有之。”
氣候屬亞熱帶季風區，溫暖濕潤，四季分明。年平均氣溫為17.2C°，1月份平均氣溫為5.6C°，7月份平均氣溫為28.5C°。由於地形復雜，位置不同，各地氣溫略有差異。全年無霜期240天左右。雨量充沛，歷年平均降水量為1376.8毫米，呈雙峰型分布，前峰為梅雨，後峰為秋雨。6月是全年降水最多的月份，達233毫米；11月是全年降水最少的月份，只有75.9毫米。降水的空間分布也不均勻，南部多於北部，東部多於西部。溫暖濕潤的氣候，不僅有利於雙季稻和玉米等糧食作物的種植，也有利於發展茶、桑、油茶、柑桔等經濟作物。但盛夏伏旱，梅雨季與臺風季的暴雨以及冷空氣帶來的低溫霜凍，對農業有嚴重影響。
仙居歷史悠久。4000多年前，在永安溪中下遊兩岸的河谷平原上，就已聚居著仙居人的祖先——甌越族人。 戰國時，仙居為越國領土。秦統壹全國後，屬閩中郡鄞縣回浦鄉。東漢時，仙居已是國內高僧名道涉足之地，興平元年(194)建造的“石頭禪院”，遺址尚存。東晉穆帝永和三年(347)，仙居立縣，名樂安。隋、唐間幾經廢置，至吳越寶正五年(930)，改名永安。宋時，仙居是國內著名的宗教聖地之壹。宋真宗以其“洞天名山屏蔽周衛，而多神仙之宅”，詔改今名。
上遊天臺縣境內，天臺山脈由縣西向東北蜿蜒，西南綿亙大雷山脈，形成四面環山中部較為平坦的丘陵盆地。東部最高的蒼山頂海拔1113米，北部華頂山海拔1110米。始豐溪兩岸河谷平原海拔50-120米。天臺盆地呈三角形，低山和丘陵占全縣總面積81%，河谷平原和臺地占19%。溪流分屬椒江、曹娥江、白溪、清溪、珠遊溪5個水系。始豐溪貫穿天臺盆地，全長132.7公裏（境內長68.5公裏），流域面積1610平方公裏（境內流域面積1111.54平方公裏）。天臺縣，以境內天臺山得名，東連寧海、三門，西接磐安，南鄰仙居、臨海，北界新昌。地處北緯28°57′02″-29°20′39″、東經120°41′24″-121°15′46″之間。東西長54.7公裏，南北寬33.5公裏，總面積1420.70平方公裏。
天臺縣屬亞熱帶季風氣候，雨量適中，溫和宜人，年平均氣溫16.8℃，降雨量1320mm，適宜多種作物生長。縣地處臺州、寧波、紹興、金華等四地區的交接地帶，國、省道和縣、鄉公路縱橫交錯，“上三線”（上虞至三門）高速公路貫穿全境，交通十分便利。天臺縣屬於中亞熱帶季風氣候區，具有四季分明、降水豐富、熱量充足的氣候特征。又因四周山體環繞，中間低平，小區域氣候特征顯著，帶有壹定的盆地氣候色彩。
漢晉之際，高道葛玄、名僧曇猷先後來天臺山建築庵傳法。陳隋高僧智居天臺22年，建12剎，開創佛教天臺宗，成為影響海內外的壹代創教大師，於是天臺山就成為佛教天臺宗的發祥地。唐朝，僧壹行抵國清寺學算編寫《大衍歷》；詩僧寒山子隱居天臺70余年，晚年曾來蘇錫壹帶，有《寒山集》傳世。（現在，歐美等國已掀起壹股寒山研究熱。）最澄等90多位日本僧人來山求法，使天臺山名聲遠播。此後，日本、高麗（朝鮮半島）僧人來山求法禮佛者不絕於途，國清寺被日韓等國奉為佛教天臺宗的祖庭。宋朝，張百端開創道教紫陽仙派，後世尊為道教南宗始祖，桐柏山遂成為中國道教南宗的本山。赤城山玉京洞和靈墟、司馬悔山也分別載入道書成為天下第六洞天和第十四、六十福地。禪僧濟公降生於天臺城關，他擅長詩文，戲佞濟貧，被民間尊為“活佛”。現在，濟公出生地石墻頭建有濟公亭，濟公少年讀書處赤城山建有“濟公佛院”。梵宮道院既為勝境增彩添色，又使天臺山獲得了“佛宗道源”的美譽。天臺山文化不愧為中華民族傳說文化的集中體現的壹個縮影，是儒釋道“三教合壹”的壹個典範。“佛國仙山”還造就了無數神奇的傳說。千古流傳的漢朝劉晨、阮肇采藥遇仙故事就發生在這裏。
中遊臨海市境內，以山地和丘陵為主，地勢自西向東傾斜。浙江省第三大水系——靈江，由西向東橫貫本市中間掠過。從仙居縣而下永安溪，從天臺縣而下的始豐溪，在臨海西邊的版圖上，成“Y”形，在永豐鎮三江匯合，進入靈江。括蒼山、大雷山、桐峙山等3支山脈，逶延盤踞在境內西部、南部和北部。西部有大雷、赤峰、羊巖諸山環立，海拔在700～1200米之間。中部是斷陷盆地，東部為濱海平原，地勢平坦。境內峰巒層疊，山丘延綿，河流阡陌縱橫。屬亞熱帶季風性濕潤氣候，四季分明。年平均氣溫17℃，全年積溫5370℃，無霜期241天，平均蒸發量1231.4毫米，屬濕潤地區。1月平均氣溫5.8℃，7月平均氣溫28℃；年降水量1550毫米，5～6月為梅雨季節，7～9月以晴天為主，夏秋之交臺風活動較頻繁。
從夏朝開始，臨海境內就有人類活動和屬地演變情況。夏、商、周時，臨海屬甌地，春秋時屬越地；戰國時屬楚；秦統壹六國後，屬閩中郡；西漢始元二年(公元前85年)置回浦縣，為東部都尉治，屬會稽郡，縣治於章安，屬會稽郡。公元222年，分章安北部置始平縣，分西部及永寧縣部分境域置臨海縣；公元257年，分會稽郡東部置臨海郡，郡治在章安；公元323年，臨海郡轄章安；公元589年，隋開皇九年廢郡，章安、始豐、寧海、樂安並入臨海縣，屬處州，十壹年(591年)移縣治於大固山；公元1227年，設臺州路總管府；公元1368年，臺州路改為臺州府，隸屬浙江省。自唐至清，臨海歷來為臺州的州、郡、路、府治所。1949年5月，臨海解放，同年10月，成立臺州專區，駐地在臨海。1994年臺州撤地設市，臨海壹直為臺州地區行政公署駐地。1986年3月，國務院批準臨海撤縣設市。
下遊黃巖區境內，東部屬於溫黃平原，為豐饒的魚米之鄉；西部為丘陵山地，主要山脈有括蒼山支脈和北雁蕩山余脈，自西向東延伸，擁有豐富的森林資源和鉛、鋅及花崗巖等礦產資源。境內百條溪流縱橫，第壹大川永寧江幹流全長77公裏。大型水利工程長潭水庫設計總庫容為6.91億立方米，灌溉黃巖、椒江、路橋、臨海、溫嶺5市（區）百萬畝農田，解決三百多萬人民生活用水。城區永寧江、南官河、西江河、東官河“壹江三河”穿城而過，方山、翠屏山、松巖山眾山環繞；西部山區是臺州城市的後花園和生態屏障。境內大寺基森林公園總面積2.41萬畝，森林覆蓋率高達97.3%，長潭水庫總面積42平方公裏、總庫容達7.32億立方米。著名風景區有劃巖山、黃巖大瀑布群、富山大裂谷、浙東十八潭、船山大峽谷、松巖山、黃巖石窟、九峰公園、永寧公園、院橋鑒洋湖國家濕地公園等。其中九峰山和松巖山旅遊風景區被載入《中國名勝詞典》，劃巖山被評為省級風景區。
黃巖故地在夏、商、周為東甌地，春秋戰國為東甌王國，秦代屬閩中郡，漢代屬回浦縣、章安縣、永寧縣，三國、兩晉至南朝屬臨海縣，唐代上元二年（657）始設永寧縣，唐武後天授元年（690）改名為黃巖縣，因中國道教名人王方平隱居之山頂有黃石而得名。1980年析東部以工業重鎮海門為主的海門區、海門鎮、大陳鎮和東山公社，成立海門特區（過二年撤海門特區設椒江市）。1982-1984年，劃歸椒江市。1989年11月，經國務院批準設立黃巖市（縣級市）。1994年12月，臺州地區撤地易地設市，黃巖撤市設區（縣級），所轄東部沿海經濟發達的路橋、金清、新橋、橫街、蓬街、下梁、峰江、桐嶼、黃瑯、螺洋***8鎮2鄉劃出設立路橋區，同為臺州市的主體城區之壹。自此，原黃巖縣全境壹分為三（三區：黃巖、椒江、路橋）成為臺州市市區，撤市分區後的黃巖，總人口56.73萬，面積988平方公裏。
黃巖歷史悠久。自古有“小鄒魯”之美譽，史有“十八進士***壹家”之盛，曾產生“南宋第壹相”杜範、詩人戴復古、文史學家陶宗儀等壹大批俊傑賢人。近代以來更是人才輩出，湧現了“兩彈壹星”功勛陳芳允、中國植物生理學創始人之壹羅宗洛等8位黃巖籍“兩院”院士，以及革命家、藝術家陳叔亮等。境內文物古跡眾多，擁有五代沙埠青瓷窯址、北宋始建瑞隆感應塔、瑞巖凈土寺塔、五洞橋、孔廟等5處省級文保單位，以及委羽山中國道教“第二洞天”、佛教日本曹洞宗祖庭瑞巖寺、翠屏山朱熹講學堂遺址等名勝古跡。博物館館藏文物達8000余件，其中國家壹級文物85件，擁有量居全省各縣市區前列。5部館藏古籍善本入選首批國家珍貴古籍名錄，黃巖翻簧竹雕入選國家級非物質文化遺產名錄。以盛產“黃巖蜜橘”、“東魁楊梅”馳名中外，早在1700年前的三國時代就開始種植柑橘，是世界寬皮柑橘和東魁楊梅的始祖地，獲得“中國蜜橘之鄉”和“中國東魁楊梅之鄉”的美譽。被譽為“中國茭白之鄉”、“中國紫蒔藥之鄉”。
入海口椒江區境內，東瀕大海，西接黃巖，北界臨海。海域面積600平方公裏，椒江水域16．89平方公裏，內河水域面積59．24平方公裏。椒江區域屬浙東最大的溫黃平原北部。地貌主要類型為沿海海積平原，占土地總面積的65%。余為低山丘陵、灘塗和海島。屬中亞熱帶季風區，氣候受海洋水體調節，較同緯度內陸地區溫和濕潤。四季分明，降水豐沛，熱量充裕且雨熱同季，夏鮮酷暑而冬無祁寒。椒江將轄區分為椒北水系和椒南水系，有主幹河道82條，總長度359．24公裏。除椒江系自然河流外，平原河流大多由人工開鑿而成，呈縱橫經緯格局，灌溉方便，壹派江南魚米之鄉景象。
椒江就有古人類居住，在山麓帶從事原始漁獵生活。 先秦時期，統稱越地，屬閩中郡。 公元前85年，即西漢始元二年，在章安設立回浦縣，同時為東部都尉治所。屬會稽郡，隸揚州。轄境大致相當於此後的溫州、臺州、處州三府。 東漢建武（25~56）年間，改回浦縣為章安縣。陽嘉元年（132）農民起義軍曾旌攻克章安，朝廷下令浙南各縣駐兵防守，為中國歷史上沿海地區始有地方駐防軍隊的最早記載。 章安歷史上作為浙東南沿海的重要政治、經濟和文化中心，港埠興旺，人文薈萃。佛教文化始傳入境內，中國佛教天臺宗的創始人之壹灌頂和尚，即為章安無礙寺出家的僧人。高宗趙構從舟山移駐章安，並遊覽楓山清修寺。此外，宋代的著名女詞家李清照、民族英雄文天祥等，都曾至椒江。 元至正八年（1348），黃巖方國珍起事，義軍出入椒江沿海，在中國東南率先揭起反抗元王朝的大旗。 明嘉靖（1522~1566）間，連年倭寇入侵，參將戚繼光率戚家軍數次馳援，駐守海門，終於蕩平劇寇。座落東山西麓的戚繼光廟，是全國著名的抗倭紀念古建築遺存之壹，也是椒江最具歷史人文教育意義的古跡。 清代自康熙二十二年（1683）解除海禁以來，沿海經濟迅速恢復。時在葭沚設立海關機構，後遷海門，稱臺大關。並加強海防建設，大力興修水利，築塘圍墾，開發沿海灘塗資源。又從18世紀中葉起，葭沚商埠漸興，壹度形成閩貨的主要集散地。同時，臺州列島得到進壹步開發，大陳形成浙東沿海島嶼最興旺的漁業集鎮，居民最多時達萬余人。清末，海門港正式辟為商埠，於光緒二十七年（1910）建立最早三安川碼頭，開通椒江至上海、寧波、溫州等客貨航線，並創辦各類實業。貨商畢集，市場興旺，成為臺州最繁榮的港埠。至民國間，遂有小上海之稱。