洛阳盆地地处黄河中游的河南省西部，属中原腹地。从东西方向看，这里正处于黄土高原的东南缘，中国地势的第二阶梯和第三阶梯的过渡地带。

该区域的地貌大体可分为山地、丘陵、平原三大类型。盆地内南北高，中间低，略呈槽形。北部为邙山黄土丘陵，中部是呈三级阶地的伊、洛河冲积平原，南部为万安山低山丘陵和山前洪积冲积坡地。盆地呈东西狭长的椭圆形，地势自东向西倾斜，盆地内西部海拔150米左右，向东逐渐降至110余米。整个盆地的总面积逾1000平方公里。

盆地内是广袤的平原，地势平坦开阔，交通便利；气候温暖，物产丰茂。肥沃的冲积平原保证了农业生产的丰收，使之能够养活密集的人口。相对封闭的自然环境显然也有利于军事防卫，盆地周围山峦相交处的交通孔道上，历代设有多处关隘要塞，号称"东有成皋轩辕之险，西有降谷崤函之固"。因此，洛阳盆地历来为兵家必争之地，帝王建都之所。

有学者从生态环境的角度论述了洛阳盆地所具有的多重过渡性特征：气候方面，这里处于北亚热带向暖温带的过渡带；地形方面，这里处于二级阶梯向三级阶梯的过渡带；纬度方面，这里处于中纬度向高纬度的过渡带；经济文化类型方面，这里处于粟作农业和稻作农业的过渡带；文化传统方面，这里则是四方文化的辐辏之地。这些过渡性特征及其所具有的多重边缘效应（edgeEffect），使洛阳盆地不仅具有多重的生态适宜性，而且具有很强的环境承载力，从而成为早期王朝建国立都的理想生境。

建于盆地内的都邑如二里头遗址、偃师商城、周王城、汉魏洛阳故城、隋唐洛阳城都分布在盆地北侧宽广的二级阶地上，显现出以盆地周边山脉为屏障，以整个盆地为"大郭"的气势。中国古代以水之北、山之南为"阳"。上述几大都邑，都位于古洛河的北岸（隋唐洛阳城虽跨河而建，但其重心仍在洛北），是为"洛阳"。而二里头遗址是其中最早的一处，因此可说是最早的洛阳。