Obszar Shanxi zajmuje silnie zerodowana wyżyna, poprzecinana pasmami górskimi. Najwyższy szczyt znajduje się w górach Wutai Shan i osiąga 3058 m n.p.m. Na zachodzie biegną góry Lüliang Shan z wysokościami do 2831 m n.p.m., na wschodzie Taihang Shan (do 2870 m n.p.m.), a w środkowej części rozległe kotliny śródgórskie. Klimat umiarkowany, ciepły, kontynentalny, suchy. Roczna suma opadów waha się od 250 do 500 mm. Główną rzeką jest Huang He z dopływem Fen He. W części północno-zachodniej i zachodniej rosną stepy i lasostepy.
Podział administracyjny
Prowincja Shanxi składa się z jedenastu prefektur miejskich:
Shanxi to główny region wydobycia węgla kamiennego w Chinach. Największe ośrodki wydobycia to Datong i Yangquan. Ponadto wydobywa się rudy żelaza i inne metale, ropę naftową, złoto i azbest.
Rozwinięte jest hutnictwo żelaza (w Taiyuan), przemysł maszynowy (główne ośrodki: Taiyuan, Datong i Yuci), koksochemiczny (Datong), farmaceutyczny, włókienniczy (Taiyuan), spożywczy i materiałów budowlanych.
Rolnictwo rozwinięte w kotlinach śródgórskich i dolinach rzek. Grunty orne zajmują 25% prowincji. Uprawia się pszenicę, kukurydzę, proso, ryż, bawełnę, soję, rzepak, warzywa, drzewa owocowe i winorośl. Hodowla słabo rozwinięta, odnosi się głównie do bydła, hodowanego na północnym zachodzie.