Nằm giữa dãy Tam Đảo và đoạn cuối của hai cánh cung Ngân Sơn, Bắc Sơn, Thái Nguyên có địa thế chuyển tiếp từ miền núi xuống vùng đồng bằng, tựa như cửa ngõ vùng cao Việt Bắc.