Le Nottinghamshire, tout comme le Derbyshire et le Sud du Yorkshire, s'étend en partie sur un bassin houiller, avec des veines d'une épaisseur atteignant 900 m, localisées principalement dans le nord du comté. Il existe un champ pétrolifère près d’Eakring. Ces gisements sont enfouis sous des horizons de grès et de craie à l'ouest, d’argile à l’est[3].
Le nord du comté se rattache au lit majeur de l’horizon de Humber. Le centre et le sud-ouest du comté, autour de la forêt de Sherwood, dessine un paysage vallonné couvert de chênaies anciennes. Les principales vallées sont celles de la Trent, de l’Idle, de l’Erewash(en) et du Soar. La Trent, alimentée par la Soar, l’Erewash et l’Idle, exutoire des multiples ruisseaux de la forêt de Sherwood, s'écoule à travers une vallée étale, avec une confluence à Misterton. Le point culminant du comté (205 m) se trouve juste au nord de Newtonwood Lane, aux confins du Derbyshire[4] tandis que le terril de Silverhill(en), promontoire artificiel souvent cité comme le point culminant, ne dépasse pas 204 m.
Le Nottinghamshire est couvert à l'ouest par la chaîne des Pennines, ce qui limite son volume de précipitation annuel à 641–740 mm[5]. La température moyenne du comté est de 8,8 à 10,1 °C[6]. Le comté bénéficie de 1 321 à 1 470 heures d'ensoleillement par an[7].
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