Zlatibor je talasasta visoravan i pripada Dinarskim planinama. Prosečna nadmorska visina je oko 1000 m, a najviši vrhovi su Tornik (1496 m), Brijač na Murtenici (1480 m), Čigota (1422 m), Čuker (1358 m), Konjoder (1337 m), Vijogor (1281 m), Kobilja glava (1176 m), Gradina (1149 m), Jelova gora (1147 m), Gruda (1140 m), Crni vrh (1177 m) i dr. Najveći vrhovi se nalaze na južnom delu Zlatibora, dok se nadmorska visina sve više smanjuje idući ka severu.
Veće zaravnjene površine bez nekih viših uzvišenja se na Zlatiboru zovu poljima. Najveća polja su Braneško polje kod sela Branežaca i Šljivovice, Markovo u Mokroj Gori, Rasnica i Sjeniško u Sjeništima i Rožanjsko u Rožanstvu. Zlatiborska brda su većinom kupastog oblika, protežu se grebenasto i veoma strmo padaju do reka i potoka, odakle se opet dižu, praveći tesne klisure.

Sastav zlatiborskog zemljišta

Skoro čitavo zlatiborsko tlo čine serpentini. U Stublu i Semegnjevu se nalaze naslage mlađeg krečnjaka, a jugoistočni delovi Zlatibora obiluju velikim količinama trijaskog krečnjaka. Tu postoji dosta reka ponornica i pećina, od kojih su najveće Stopića pećina, Rakovička i Mumlava. U potocima postoje i aluvijalni nanosi, ali je to uglavnom materijal od obruvanog serpentina sa obala potoka, a ponegde i od krečnjaka. Ukupno, na Zlatiboru postoje 142 speleološka objekta: 98 pećina i 44 jame. Zlatibor obiluje magnezitom, koji se eksploatiše na nekoliko mesta, dok je, pored njega, u Čajetini, Semegnjevu i Šljivovici pronađen i hrom. U Semegnjevu su nađene i izvesne količine limonita i opala, ali ta količina nije utvrđena. U Mokroj Gori su pronađene manje zalihe nikla.

Vode

Zlatibor je nagnut ka severu i severozapadu, pa većina reka odlazi na tu stranu. Sva voda teče u Crno more – Drinom, Đetinjom i Moravicom. Sa južnog i centralnog dijela Zlatibora, vodu u Drinu odvode Uvac i Crni Rzav; sa sjevera i sjeverozapada, Sušica je nosi u Đetinju; a sa istoka, Veliki Rzav je odvodi u Moravicu. Zlatibor je čuven po pijaćim vodama, od kojih su neke najbolje u Srbiji. Najzdravije (i najhladnije) su Hajdučka česma i Hajdučica u Murtenici, Zaugline pod Čigotom, Jovanova voda u Alinom Potoku, Dunjića vrelo u Stublu, Pašića vrelo u Čajetini, Oko, Kulaševac i Đurkovac na Kraljevim Vodama, Đurovića česma na Torniku, Ćirovića česma u Mušvetama i Bukvića vrelo u Zovi.
Prirodnih jezera na Zlatiboru nema. U centru Kraljevih Voda se nalazi veštačko jezero sagrađeno za turističke potrebe, u Ribnici se nalazi jezero sa kog se Zlatibor snabdeva vodom, a na Uvcu se nalazi nekoliko veštačkih jezera.
Na Zlatiboru ima i dosta mineralnih izvora. Najpoznatiji su Bele vode u Mokroj Gori, banja Vapa u Rožanstvu i spomen česma na Oku. Voda sa zlatiborskih mineralnih izvora je lekovita za očna i kožna oboljenja, a može i da se pije, mada ne bi trebalo u velikim količinama.
Na dosta mesta na Zlatiboru se nalaze šuplja stabla, najčešće bukova, ukopana u zemlju i puna čiste izvorske vode. Ovi izvori se zovu stubline. Na njihovom dnu se nalazi sitno kamenje koje filtrira vodu.

Klima

Zlatibor ima subalpsku klimu. Srednja godišnja temperatura na Zlatiboru iznosi oko 7,5°S. Najhladniji mesec je januar, sa prosečnom temperaturom od oko –2,5°C, a najtopliji je avgust, sa oko 15°C. Prosečna dnevna temperatura na Zlatiboru iznosi oko 18°C. Prosečni broj sunčanih sati godišnje je oko 2000.
Padavine na Zlatiboru variraju od mesta do mesta. Prosečna godišnja visina padavina na Palisadu je oko 880 mm, u Ljubišu oko 990 mm, a u Čajetini oko 940 mm, dok jugoistočni predeli imaju nešto više od 1000 mm. Najviše padavina se izlučuje u maju i oktobru, dok je najsuvlji mesec mart. Kiše padaju preko cele godine, grad u toplijim periodima (od maja do septembra), a sneg pada od oktobra do maja i zadržava se u proseku oko sto dana, ali se često događa da padne i izvan ovog preioda. Letnje padavine su u obliku jakih pljuskova propraćenih grmljavinom i izazivaju eroziju. Magle su retke, posebno na centralnom delu Zlatibora, a i kad se pojave, brzo se gube, jer nema većih kotlina u kojima bi se zadržale. Međutim, često se događa da se oblaci spuste i zahvate planinske vrhove više od 1000 m. Vlažnost vazduha ima, u proseku, najveću vrednost u 7, a najmanju u 14 časova, i nikad nije manja od 75%.
Najčešći i najbrži vetrovi na Zlatiboru su oni koji dolaze sa jugozapada i severoistoka. Najčešći i najjači u toku cele godine je severoistočni vetar, posebno u periodu od oktobra do maja. On u svim godišnjim dobima snižava temperaturu vazduha. Jugozapadni i južni vetrovi se obično javljaju od jeseni do proeća i donose relativno tople vazdušne mase, tako da zimi ublažuju hladnoću, a leti povećavaju temperaturu vazduha. Zlatiborska klima je povoljna za lečenje bronhijalne astme i drugih alergijskih oboljenja.