關於阿爾泰山附近的大峽穀的地理狀況，“其山高大，深穀長，板車不可行”。
在穿越陰山最為難行的一段山路時，《長春真人西遊記》仔細描寫了當地的地形地貌狀況：
渡河而南前經小山，石雜五色，其旁草木不生，首尾七十裏，複有二紅山當路。又三十裏鹽堿地中有一小沙井，因駐程。挹水為食，傍有青草，多為羊馬賤履。
經過賽裏木湖時，《長春真人西遊記》這樣描寫道：
晨起西南行約二十裏，忽有大池，方圓二百裏，雪峰環之，倒映池中，師名之曰天池。沿池正南下，左右峰巒峭拔，鬆樺陰森，高逾百尺，自巔及麓，何啻萬株，眾流入峽，奔騰洶湧，曲折灣環可六七十裏。
準確形象地將賽裏木湖的地理位置、麵積及周圍山勢水流走向記錄下來。
《長春真人西遊記》對所經過的蒙古中部長鬆嶺山地森林的分布特點也有很準確的概括，指出其
森林分布限於北坡。
對中亞大石林牙地區的地理氣候特點也做了分析對比：
此地其風土氣候與金山以北不同，平地頗多，以農桑為務，釀葡萄為酒，果實
與中國同。唯經夏無雨，皆疏河灌溉百穀。
《長春真人西遊記》還將丘處機西行途中所遇的一些自然現象如日食等記錄了下來。沿克魯倫河南岸西行時，就記錄了5月初的一次日食現象。
五月朔亭午，曰有食之，既，眾星乃見，須臾複明，時在河南岸。
後來在邪米思幹大城，丘處機路遇一算曆者，丘處機還與他討論起旅行途中所見的日食的原因。說明丘處機在旅行中已經注意到各地的時差問題。
最後，《長春真人西遊記》中還詳細記載了大量的人文地理信息，諸如沿途城鄉的居民人口、民風民俗、宗教信仰、建築、手工業生產狀況等，有助於我們了解13世紀西域和中亞的人文地理及其變遷情況。
比如丘處機一行至貝加爾湖地區，關於這一地方的地理狀況和風土人情，《長春真人西遊記》有詳細記述：
凝水始泮，草微明矣……其地涼而暮熱，草多黃花，水流東北，兩岸多高柳，蒙古人取之以造廬。
書中對中亞細亞各城市建築、人口、行業的描寫十分生動。如對烏茲別克共和國境內撒馬爾幹有詳盡的記述，其中有關城市建築、器物製度、民風民俗的記錄都是研究13世紀中亞地區曆史、人文地理和中西交通的珍貴文獻史料。
《長春真人西遊記》的地理學價值遠不止上述3個方麵，其他諸如地質、氣象、水文、物種、礦產方麵的記錄也屢見不鮮。如古代中亞地區是棉花的原產地，書中就記載了阿裏馬城種植棉花的情況，有助於我們了解棉花種植的曆史。
《長春真人西遊記》記載詳明，對於研究我國西北、中亞的曆史地理和自然地理有不可替代的地理學價值。清代學者曾經對《長春真人西遊記》中的地理氣象記錄進行過考證。
丘處機本人因此也以地理學家的身份入載《中國古代科學家傳記》一書中，成為地理學界公認的道教地理學家。