固原在寧夏南部，西南靠六盤山地，東部為黃土丘陵，山地、丘陵與河穀盆地相間分布。海拔1500～2000米。在大地構造上處於祁連山地槽東翼與鄂爾多斯台地西緣之間地區。廣大黃土丘陵區下伏基岩，多為中生代砂岩和頁岩；土壤主要有黑壚土、緗黃土、鹽土、山地草甸土、山地灰褐土等，其中以緗黃土為主，占67%。黃土丘陵區自北而南為典型草原、灌叢草原和草原化森林草原，六盤山區則為山地森林草原和落葉闊葉林。境內河流主要屬清水河流域，有冬至河、中河、莧麻河、石川河等。清水河發源於開城[圖一（A、B）]，從南向北經固原市區、三營到七營由高崖出境。氣候屬溫帶半幹旱地區，年平均氣溫6.2℃，氣溫日較差12.2℃。無霜期130天左右。年平均降水量478毫米，六盤山為多雨中心，年平均550毫米～650毫米。
近年試掘的九龍山新石器時代遺址，是在固原市區發現的最早曆史文化遺存。商周之際，西戎各族活動在今涇河上遊。戰國初期，涇河之北主要有義渠戎族，築城郭以自守。周赧王四十三年（前275）秦國襲滅義渠戎，始於西北邊設置隴西、北地、上郡，北地郡轄有烏氏、朝那，均在今固原南境。時其地水草富饒，畜牧業興旺，有一位烏氏倮以畜牧起家，秦始皇以殊禮待他。烏氏在今固原東南，倮的致富和當地產馬有關。漢代因加強軍事力量分原郡置新郡，武帝元鼎三年（前114），自秦郡北地分置安定郡，安定郡下屬21個縣，其中的高平縣址即今固原市區，高平縣城也是安定郡的治所。《漢書·地理誌》記載，漢安定郡全郡21縣“戶四萬二千七百二十五，口十四萬三千二百九十四”，按平均數估量，每縣人口不足七千，其中郡治高平縣的人口可能較多，全縣人口在七千到一萬。東漢仍設安定郡，下屬8個縣，今固原仍為高平縣，《後漢書·郡國誌》記載，後漢安定郡全郡“八城，戶六千九十四，口二萬九千六十”，按平均數估算，每縣人口三千七百人，而郡治高平第一城的人口應該多於其他轄縣，高平縣人口五千左右。北魏太延二年（436）改置高平鎮，正光五年（524）改置為原州，並置郡縣，治高平城。高平郡領縣二：高平、裏亭。西魏末，高平改為平高。《隋書·地理誌》：平涼郡統默亭縣，按裏為默之殘字，裏亭、默亭即今固原南瓦亭。唐在今固原仍設原州，兩唐書地理誌記載，原州貞觀年“舊領縣三，戶二千四百四十三，口一萬五百一十二”；天寶年領縣四（平高、平涼、百泉、蕭關），“戶七千三百四十九，口三萬三千一百四十六”。其中的平高縣是今固原，百泉縣大約在今彭陽縣境。按平均數計，貞觀年間原州每縣人口三千五百餘人，天寶年間原州每縣人口八千餘人，而原州治所平高縣的人口可能過萬。估計原州平高縣天寶年間的人口一萬五千人左右。從貞觀至天寶年間百餘年的時間內，原州人口增加了近五千戶。這麼多的人口反映了當時原州農、工、商各業的發展。唐代前期（安史之亂前）原州牧馬業興盛，置監養馬，設監牧司其事。監牧設置，人為地保護和擴大了農區內草地麵積，使其免受農田的侵吞。8世紀中期至9世紀中期的百年間，原州被吐蕃武力控製，唐朝所設州縣皆廢。至道元年（995）宋在舊原州平高縣地置鎮戎軍（《宋史·地理誌三》說至道三年置軍）。《元豐九域誌》卷三載鎮戎軍元豐年間“戶。主一千四百三十四，客二千六百九十六”，主戶（城鄉有產者）、客戶（城鄉無產者）共四千一百三十；《宋史·地理誌三》記鎮戎軍“崇寧戶一千九百六十一，口八千五十七”。若按平均每戶五口人計，則鎮戎軍元豐年間人口兩萬多人，崇寧年間居民近一萬人（元豐至崇寧近二十年左右的時間裏鎮戎軍人口遽然減少二千一百多戶，《宋史·地理誌》可能失載其客戶數額）。金朝大定二十二年（1182）改宋之鎮戎軍為鎮戎州，下設二縣（東山、三川），其中的東山縣即今彭陽古城。《金史·地理誌下》記鎮戎州“戶一萬四百四十七”，估計金鎮戎州全境人口六七萬人。據研究，鎮戎軍北宋元豐元年人口密度為每平方公裏0.6戶，崇寧元年人口密度為每平方公裏0.3戶，金泰和七年人口密度為每平方公裏0.8戶。人口數量既然增多，其對土地的利用與作用在廣度和深度方麵必然高於前代。
元代初期六盤山地區既是對西夏故地進行有效控製，在政治上又是與中亞諸蒙古汗國聯係的交通要縣，戰略地位十分重要。成吉思汗在征服西夏過程中，蒙哥汗及忽必烈在征服雲南大理時都曾駐蹕六盤山。元代固原開城曾存在過路、府、州、縣四級行政管理體製。《元史·地理誌》總序中雲：“唐以前以郡領縣而已，元則有路、府、州、縣四等。大率以路領州、領縣，而腹裏或有以路領府、府領州、州領縣者，其府與州又有不隸路而直隸省者”，表明元代地方行政區劃最基本的體係是，路下轄府、州、縣，上屬中書省、行中書省。至元十年（1273），忽必烈三子忙哥剌分治秦、蜀，改原州為開成路，“立開成府，仍視上都，號為上路”，放棄舊原州城，在城南三十多裏的現開城一帶興建新城，作為開成路的治所。開成路下轄廣安州、開成縣，廣安州設在舊東山縣即今彭陽古城，開成縣與路同治開成一帶。至治三年（1323），開成路、府降為州。開成路及其所領廣安州均在六盤山，六盤山是安西王部民的主要駐牧地之一，屯田的軍人和平民特別多，其地“經亂荒廢……安西王封守西土……募民居止，未幾戶口繁夥”。元代的路按所轄戶數多少分上、下二等。至元二十年（1283），“定十萬戶之上者為上路，十萬戶之下者為下路。當衝要者，雖不及十萬戶亦為上路”。上路秩正三品，下路秩從三品。既然開成路是“號為”上路，其地的實際戶數與所規定達到的戶數當然是有差距的，“仍視上都”已清楚地表明其政治地位因素占據了相當重要成分。元代的州、縣分上、中、下三等，至元三年（1266），“定一萬五千戶之上者為上州，六千戶之上者為中州，六千戶之下者為下州”；“六千戶之上者為上縣，二千戶之上者為中縣，不及二千戶者為下縣”。這是北方州、縣戶數的標準。上縣秩從六品，中縣秩正七品，下縣秩從七品。全國統一後對江南地區的州、縣等級作出規定，至元二十年（1283），“定其地五萬戶之上者為上州，三萬戶之上者為中州，不及三萬戶者為下州”；“三萬戶之上者為上縣，一萬戶之上者為中縣，一萬戶之下者為下縣”。元貞元年（1295）五月，對中、下州的戶數作了調整，“以戶為差，戶至四萬五萬者為下州，五萬至十萬者為中州”。開成州為下州，以至元三年（1266）所定下州戶數，開成州人口六千戶以下，全州人數估計至少二萬人左右；而元貞元年（1295）所修正的下州戶數，應該針對的是江南地區。元代在六盤山地區移民屯田，開成路置屯田總管府、管領六盤山等處怯憐口民匠都提舉司等機構。大德十年（1306）八月，開成路地震，“壓死故秦王妃也裏完等五千餘人”。這些訊息均反映了開城地區一度經濟繁榮、人口興旺的情況。六盤山屬半農半牧地區，是安西王夏都所在地，在這一地區從事畜牧的主要是安西王忙哥剌的部民。由於最宜農耕的清水河穀地已被劃入監牧的範圍，農墾麵積自然受到很大限製，六盤山區的屯田麵積不會很大。