Su relieve está conformado por la mesa Central, la sierra Madre occidental y el sistema Volcánico transversal. Entre sus primordiales elevaciones sobresalen el cerro de la Ardilla, con 3.003 m, el cerro del Pinal, con 2.890 m y el cerro del Laurel, con 3.090 m de altitud; en su parte central se encuentra el valle de Aguascalientes y en el suroeste el de Calvillo. Sus primordiales ríos son el Aguascalientes y el Calvillo, que son parte de la cuenca del río Santiago, el cual desemboca en el océano Pacífico. Los manantiales de aguas termales son muy rebosantes, a ellos se deben el nombre del estado y de su capital.
El clima en la mayoría del estado es árido, semiseco con lluvias en verano y de temperaturas extremadas; en las partes altas de las sierras es templado subhúmedo. Asociado a su clima, tiene una vegetación resistente a la sequía, como el mezquite, el pirú, el cardón, el duraznillo, la palma, el sotol, la biznaga, el huisache, el maguey (agave) y el nopal, en las zonas elevadas sobresalen el roble, el encino, el pino, el cedro y la manzanita. La fauna más representativa de la zona montañosa la conforman el puma, el venado de cola blanca, el jabalí de collar, el gato montés y la ardilla; en los valles sobresalen el lobo, el coyote, el zorro gris, el mapache, la liebre, la codorniz pinta, la lechuza, la paloma y el águila.
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