茂南区总地势西北高，东南低。西北为低丘台地，东南是平原。茂南区的地貌属于台地平原，地势平缓，台地和平原共482.3平方公里，点总面积的99.02% 。

    早古生代（距今400百万年前）时，茂南属华南边缘海槽的一部分，沉积形成了巨厚的泥砂质复理式地层。早古生代末期地壳强烈运动，全区岩层发生褶皱并隆起成山，奠定了今日茂南地貌的基础。雄踞茂南东北、海拔高达941米的浮山岭就是在那时形成的。

    晚古生代开始延至中生代中期（130百万--400百万年前），茂南一直是“华夏古陆”的组成部分。经过漫长的风化剥蚀时期之后，古老的茂南山地已被逐渐夷平。

    中生代晚期（70百万--130百万年前）早世，茂南—吴川地区受断裂作用，地壳下陷，成为山间盆地。源自周围山区的山洪和河水携带来大量的砂石，堆积在低洼之处。晚世，茂南西部的地裂进一步发展，大量岩浆自地壳内部猛烈喷发出来，形成公馆至锡塘间的一系列火山地貌。

    新生代早第三纪（26百万--65百万年前），茂南地壳趋于稳定下降。早期河流发育，但由于气候干燥，植物稀少，沉积物都是红色的。这些红色岩层后来构成分布于如茂南南部如铜鼓岭、双山、官渡、文冲口等处高地。新生代早第三纪（始新世至渐新世）开始，茂南北部积成为湖沼。当时气候温暖潮湿，植物和水生物动物繁衍，生成丰富的油页岩和煤等有机矿产。

    到晚第三纪（2百万--26百万年前）晚期，湖水消退，在金塘至山阁一带形成河流冲积平原。

    第四纪（2百万年前至今）以来，地壳以上升为主，风化剥蚀作用活跃，茂南与周围地区的地势差异逐渐减小。现在，茂名盆地的地貌轮廓已不明显。茂南现代地貌主要属冲积平原与低平台地，其中尚散布有个别残丘。在地势相对高差上，80%的地区在6米以内，最高海拔也仅为152米（锡塘岭）。

    茂南地处北回归线以南，属热带亚热带季风温和气候。全年平均气温在摄氏22°以上，年平均降雨量在1530-1770毫米之间；年日照时数为1560－2160小时，日照率35.6%以上，常年植物葱绿，生机盎然。