Могила Мечетна) центральну частину Донецького кряжа. Він утворений потужними товщами осадочних порід стародавніх морів, що колись існували тут. Найхарактернішою рисою рельєфу кряжа є чергування горбкуватих вододільних просторів з глибокими, крутосхилими річковими долинами і сухими балками. До долини річок Міусу і Нагольної висоти Донецького кряжа спадають, і південні схили переходять у Приазовську берегову рівнину. На північ кряж знижується поступово і до Сіверського Дінця обривається крутим уступом, утворюючи мальовничий високий правий берег річки.
Лівобережжя області зайняте Старобільською рівниною, головними елементами рельєфу якої є асиметричні міжрічкові простори і такі самі долини лівих приток Сіверського Дінця та на крайній півночі відрогами Середньоруської височини. Абсолютні висоти тут поступово спадають (від 216 до 50 м) на південь і південний захід до долини Сіверського Дінця. Вздовж лівого берега річки простягається порівняно неширока (16—18 км) терасова рівнина, яка покрита головним чином пісками, місцями складеними в дюни.
З мінеральних багатств в області найбільше значення мають поклади високоякісного вугілля, теплотворність якого коливається від 7 до 8,8 тис. калорій. їх запаси обчислюються десятками мільярдів тонн. Основні поклади вугілля зосереджені в правобережній частині області, тобто в зоні Донецького кряжа. Родовища вугілля розвідано і в деяких районах лівобережжя.
У Кремінському і Лисичанському районах відкрито родовища природного газу. Виявлено нафту. В багатьох районах області поширені вапняки, пісковики, крейда, мергель, піски, різні глини та інше, які широко використовуються в будівництві. На металеві корисні копалини надра області порівняно бідні. В Старобільську і Луганську є джерела лікувальних мінеральних вод. Клімат помірно-континентальний з виразними посухами. В окремі роки посуха виявляється особливо інтенсивно. Клімат формується як під впливом місцевих факторів (географічна широта, висота над рівнем моря, характер підстилаючої поверхні та інше), так і під впливом тих атмосферних процесів, які відбуваються над територією Євразійського материка і океанами, що його обмивають. Середня температура найтеплішого місяця липня +21° і найхолоднішого місяця січня —7°. Багаторічними спостереженнями встановлено, що максимальна температура повітря над територією області не перевищувала +40°, мінімальна не була нижча від —42°. Панівними вітрами є східні і південно-східні, вони нерідко приносять посуху. Опади на території області і за порами року розподіляються нерівномірно. Максимальна середньорічна кількість (550 мм) випадає в найбільш підвищеній частині Донецького кряжа (Красний Луч, Комунарськ, Чорнухине). Відносно бідна на опади центральна частина — 400—420 мм. На північ їх кількість зростає і досягає 490 мм. Найбагатша на опади перша половина теплого періоду року. Дощі часто випадають у вигляді короткочасних злив.
Зима порівняно холодна з різкими східними і південно-східними вітрами, відлигами і ожеледями, малосніжна. Весна сонячна, тепла, нерідко супроводиться сухими східними вітрами, заморозками. Літо гаряче, друга половина його — помітно суха. Осінь сонячна, тепла, суха. Це — найкраща пора року. Вегетативний період триває понад 200 днів.
Гідрографічна сітка належить до басейну Сіверського Дінця (права притока Дону), який у області приймає річки: ліворуч — Красну, Борову, Айдар, Євсуг і Деркул з Комишною, праворуч — Лугань з Білою і Ольхівкою, Луганчик та інші. Південь області зрошується Великою Кам’янкою, Кундрючою, Кріпенькою, Міусом з Нагольною та іншими.
Повноводними річки бувають лише в період весняного танення снігу і під час літніх злив. Більшу частину року вони маловодні. В посушливі роки деякі з них пересихають, перетворюючись у ланцюжки озер. Невеликі озера трапляються в долині Сіверського Дінця.
