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국토의 대부분이 평야와 고원으로 이루어져 있지만 기복이 심한 지형도 있다. 해안지대는 낮고 좁다. 산계는 북에서 남서방향으로 구불구불 퍼져 있으며 우피파 고원, 음베야 산맥, 룽궤 산맥으로 구성된다.

해안 가까이에는 우삼바라 산맥과 파레 산맥이 있다. 고지대의 기복은 해발 5,895m로 아프리카 최고봉인 킬리만자로의 설봉에서 절정을 이룬다. 다르에스살람에서 서쪽으로 약 190km 지점에 울루구루 산맥이 있으며 남쪽으로는 키펭게레 산과 리빙스턴 산이 니아사 호 위로 솟아 있다.

세계에서 2번째로 깊은(수심 1,436m) 호수인 탕가니카 호는 세계 최대 대륙 지구대(地溝帶)의 일부를 이룬다. 니아사 호의 북쪽에서 이 지구대는 서쪽 지구와 동쪽 지구로 갈라지며, 팡가니 계곡(킬리만자로에서 남동쪽으로 인도양까지 뻗어 있음)과 말라가라시 소택지 등의 함몰지들은 이 지구들 때문에 생긴 지형이다. 킬리만자로 서쪽에 있는 올도이뇨렝가이는 유일한 활화산이다.

국경지대에는 북아메리카의 슈피리어 호에 이어 세계에서 2번째로 큰 담수호인 빅토리아 호(면적 6만 9,484㎢)를 포함하여 3개의 호수가 있다. 나일·콩고·잠베지 강 등 3대 하천이 탄자니아에서 발원하지만 정작 이 나라에서 물이 마르지 않는 하천은 보기 힘들다. 최대의 하천유역은 루피지 강 유역으로 국토의 남부 15만 6,160㎢를 차지한다.

토양은 풍화된 암석이 본래의 자리에 그대로 쌓여 형성된 잔적층(殘積層) 토양과 풍화된 자리에서 물에 녹거나 씻겨 내려가 쌓인 집적층 토양이 대부분이다. 높고 습한 산지에서는 갈색의 화산토와 철을 함유한 토양이 발견된다.

탄자니아는 대체로 고도에 따라 완화되는 적도기후를 보인다. 해안지역과 바로 인접한 후배지는 평균 26.6℃의 기온과 높은 습도를 보이며, 1년에 1,000∼1,900㎜의 비가 내린다. 기온이 매우 높고 건조한 중앙고원은 500∼750㎜의 강우량을 기록한다.

빅토리아 호 일대는 평균강우량이 750∼2,250㎜ 분포이다. 미옴보라고 하는 삼림지대가 전국토의 거의 30% 이상을 차지한다. 지표면은 대체로 풀과 여러 종류의 숲으로 덮여 있으며, 국토의 약 1/3이 임야로 이루어져 있다. 갈대와 풀이 우거진 소택지는 해안가의 짙은 홍수림 지대와 대조를 이룬다.

국립공원과 금렵구역들이 약 2만 3,552㎢를 차지하는데, 그중 1만 4,600㎢ 이상이 세렝게티 국립공원 내의 영토이다. 서식동물로는 코끼리·코뿔소·물소·사자·표범·얼룩말·기린, 그리고 일런드·쿠두·디크딕·누 등을 비롯한 다양한 영양류가 있다. 가경지는 육지면적의 약 6% 정도이다.

관개지는 1960년대초에서 1980년대초 사이에 약 80%가 확장되었다. 국토의 거의 절반이 목초지나 방목지이다. 탄자니아에는 금과 비금속의 주요광상이 있다. 1980년대초에 화석연료로 30억㎥의 천연 가스와 2억 7,000만t 이상의 역청탄이 매장되어 있는 것으로 추산되었다.