Az Alföld és az Északi-középhegység találkozásánál városok sora alakult ki, melynek az utolsó tagja - Sátoraljaújhely - a Zempléni-hegységben, hazánk észak-keleti csücskében fekszik. A mai városban kelet-nyugati irányban három szint különböztethető meg:

Az első szint a tengerszint felett 100 m, a középső szint 120-130 m, a felső szint 170 m magasan terül el. A várost keletről a Ronyva-patak, nyugatról a Sátorhegy-csoport, dél-kelet felől Végardó és Sárospatak, északról Rudabányácska, Széphalom és Károlyfalva határolja. Sátoraljaújhely határőrváros, két határátkelőhelye van.

A Zempléni-hegység a Tokaj-Eperjes-hegylánc déli szakasza, a Belső-Kárpátok vulkáni övezetéhez tartozik. Túlnyomó része 12-15 millió éves harmadkori vulkánikus kőzet (riolit, andezit, dácit és ezek tufái), de a Ronyva-patak menti kristályos rögben 900 millió éves kőzetek is megtalálhatók (pl. csillámpala). Foltokban előfordul tengeri üledékes kőzet, nyirok, lösz, kavics.

Amikor a vulkáni működés megszűnt, megindult az erózió a vulkáni kúpok fokozatos pusztulását okozva. A vulkáni utóműködés következtében gejzírek alakultak ki, a jégkorszakban kőtengerek képződtek. A Sátoraljaújhely környéki hegyek - az egykori Sátor-vulkán romjai - a következők: Vár-hegy, Sátor-hegy, Kecske-hát, Magas-hegy, Szár-hegy.

A Zempléni-hegységet a Hernád és a Bodrog folyó szegélyezi. A Nagy-Milic-hegycsoport és a Hegyköz forrás- és csapadékvizeit a Bózsva (Malom)-patak gyűjti össze, mely Széphalomnál ömlik a Ronyvába, onnan jut a Bodrogba. A város ivóvize a város környéki kutakból származik. Vizük a kémiai vizsgálatok szerint kifogástalan, és a szabad szénsavtartalom miatt hasonlít az ásványvízhez, bár nem az. Keménységét tekintve se nem lágy, se nem kemény. Egy ún. "földalatti tóból" szivattyúkkal hozzák a felszínre.

Talaját tekintve két alapvető típus alakult ki: erdőtalajok (podzol, glejes barna erdőtalaj) és mezőségi talajok. De a Bodrog és a Ronyva területén öntés és réti talaj alakult ki. A vulkáni működés következtében változatos kőzetek kerültek felszínre: kaolin, csillámpala, homokkő, agyag, perlit, kvarc, kovaföld, gejzirit, riolit és andezit változatai.