Levice majú výhodnú geografickú polohu, z väčšej časti ležia na širokej aluviálnej nive Hrona, ale ich severný a východný okraj bol vystavaný na svahoch a mierne zvlnených kopcoch Ipeľskej pahorkatiny. Nadmorská výška v centre starého mesta má 163 m, ale v chotári dosahuje rozpätie 152-273 m. Okolie Levíc sa vyznačuje mierne suchou klímou s priemernou ročnou teplotou 9,5°C.
Rovinný až pahorkatinný chotár má v podloží druhohorné vápence a treťohorné zloženiny. Pozostatkom neogénnej sopečnej činnosti sú andezitové masívy Kusej hory-226 m a levickej Kalvárie i Horšianska dolina.
V blízkosti mesta sa nachádza viacero hodnotných prírodných území. Národná prírodná rezervácia Horšianska dolina je v týchto končinách najväčších chráneným územím o rozlohe 326 ha, ktoré sa nachádza v katastrálnych územiach obcí Horša (Levice), Krškany, Kmeťovce (Drženice) a Žemberovce. Za rezerváciu bola vyhlásená v r. 1976. Celú dolinu, širolú do 300 metrov, ohraničujú strmé svahy a meandruje v nej potok Sikenica s hustým brehovým porastom. Dolina má charakter kaňonu s výškovým rozdielom medzi riečnou nivou a okolitým povrchom Ipeľskej pahorkatiny asi 60 m. Skalné steny sú vysoké 20-30 m, vytvárajú skalné veže a rebrá. Veľká časť doliny je zalesnená (jelša lepkavá, drieň obyčajný, dub plstnatý, javor tatársky, jarabina brekyňová, bršlen európsky a bradavičnatý). Veľmi významná je aj skalná a lesostepná bylinná vegetácia.
Levické rybníky pri potoku Perec boli vyhlásené za chránený areál v roku 1974. Areál má rozlohu 91,83 ha a priamo nadväzuje na intravilán mesta Levice. Táto významná lokalita avifauny bola vybudovaná v rokoch 1950-1956 ako sústava umelých rybníkov. Geologický podklad tvoria aluviálne náplavy rieky Hron (štrky a piesok). Brehy rybníkov sú lemované porastami jelše, topoľov a vŕb. V porastoch vodnej vegetácie je najviac zastúpená pálka, hojné sú zárasty trste, vrbica vŕbolistá, okrasa okolíkatá, ježohlav vzpriamený. Tieto porasty vodnej vegetácie poskytujú dobrú ochranu vodnému vtáctvu, ktoré tu žije počas celého roka alebo sa tu zdržuje počas migrácií.
Významným prírodným územím je Vápnik – 274 m.n.m. (starší názov Šiklós), najväčšia travertínová uloženina v Podunajskej nížine. Je dôležitou paleontologickou lokalitou (nálezy zubor nosorožca, odtlačkov rastlín, panciera korytnačky a pod.). Čiastočne sa tu zachovala pôvodná vegetácia lesostepnej a stepnej povahy.
Zaujímavým územím je masív Kalvárie so zrúcaninami hradu, je to pozostatok treťohornej vulkanickej činnosti s mnohými teplomilnými druhmi rastlín a živočíchov, najmä hmyzu. Hodnotný je aj prírodný park okolo zaniknutého kaštieľa Schoellerovcov.
V meste sa vyskytujú viaceré chránené stromy. Na Námestí hrdinov rastie vzácny strom paulovnia plstnatá, pred obchodnou akadémiou pagaštany konské a na levickom cintoríne sú celé aleje týchto pagaštanov. Celkom ich je v našom meste okolo 800.