（1)地形。內華達山脈兩側不對稱，其山脊和高峰明顯偏東。山峰海拔3,350～4,270公尺（11,000～14,000呎)，其中惠特尼峰海拔4,418公尺（14,494呎），為美國本土最高峰。北部頂峰低得多，塔霍湖以北的山峰海拔僅7,000～9,000呎。
巖石大多為花崗巖或近似花崗巖。有變質（因受熱受壓而發生變化的）沈積巖夾層（均為壹度曾面積龐大的沈積盆地的遺留物）和壹些大面積的噴出巖，尤其是塔霍湖以北地區；內華達山脈北端，上述巖石與喀斯開山脈的火山巖相融合。
(2)水系和冰川。較平緩的西坡為壹系列河溪所切割，河流比東坡的長得多。尤巴（Yuba)河、亞美利加河、莫凱勒米（Mokelumne)河、斯坦尼斯勞斯（Stanislaus)河、默塞德（Merced)河、克恩（Kern)河等河流已將占主導地位的花崗巖和壹些火山巖切割成深谷。除克恩河外，其餘河流分別匯入北面中央谷地的沙加緬度河及南面的聖華金河，兩條支流在舊金山灣匯合成三角洲，最後註入太平洋。克恩河為內陸河，註入聖華金河以南的布埃、納維斯塔湖盆地。
始於160萬年前止於1萬年前的更新世冰川期間，被河流刻蝕的山谷多次被大面積冰川覆蓋。冰川氣候至少有4次發展和消失，每次都有過量的大雪築起冰雪原野和深厚的冰川。冰川將西坡V形谷刻蝕成U形谷，谷底深至海拔約5,000呎。山頂積冰極多，結果冰川合並形成壹個冰帽。此冰帽北自塔霍湖南至惠特尼峰附近的高山，綿延近322公裏（200哩）。
冰帽向下伸出許多手指般的山谷冰川，較平緩的西坡冰川較長，陡峻隆起的東坡上較短。冰川造成的侵蝕十分壯觀︰有巨大的冰鬥（圓形競技場狀盆地，巖壁陡峻），有冰磧(巖層堆積），還有成千上萬的冰川湖點綴在高山和半高山景觀之上。這種激動人心的壯美地形便是約塞米蒂（Yosemite)國家公園和塔霍湖盆地的主要景觀。塔霍湖是世界上最大、最深的高山湖，水面面積近518平方公裏（200平方哩），西北部最深處深約500公尺（1,640呎）。
(3)氣候。內華達山脈處於中緯地帶，又有太平洋和緩作用的影響，屬異常溫和的山地氣候。雖然山谷地帶冬季氣溫常降至-18°C(0°F)以下，但在山坡地帶很少這樣的低溫。山脈西北-東南走向恰與北美洲中部冬季暴風雨路徑相交，結果在濕季（11月～4月）向風坡（西坡）降水豐沛，背風面（東面）則出現明顯的雨影效應。西部山麓地帶平均降水760公釐（30吋），山脈北半部海拔4,500～6,500呎地帶70～80吋。背風坡降水少得多，僅20～40吋。降雪隨海拔和緯度而增加，北部山峰年降雪10～12公尺（33～38呎）。埃科峰(Echo Summit)曾壹天之內降雪1.7公尺（5.5呎）之多，海拔2,160公尺（7,085呎）的唐納山口（Donner Pass)曾測出過20公尺（67呎）積雪。海拔7,000呎以上地區積雪3～4.6公尺（10～15呎）並非少見。
內華達山脈上空的風型以太平洋高壓反氣旋為主，夏季最強大，將幹燥空氣穿過山脈吹向海洋。如果此高壓帶到冬季力量仍未減弱，會出現連續幾年的乾旱，1930年代中期、70年代中期和80年代中期到90年代初期便發生過這種情況，此時中緯度的噴射氣流暴風路徑便會減弱、分裂或被推向北面。