استان همدان منطقهای است مرتفع. کوهستان الوند که از شمال غربی به جنوب شرقی کشیده شده است جزو پیشکوه‌های داخلی زاگرس است.
کوه الوند در جنوب و غرب شهر همدان قرار گرفته و توده‌ای از سنگ گرانیت است، از سنگ‌های آن در صنعت ساختمان‌سازی استفاده می‌شود.
از زیباترین بناهایی که با استفاده از این سنگ‌ها ساخته شده است آرامگاه فیلسوف نامدار ایران شیخ‌الرئیس ابوعلی‌سینا، در همدان است که دیرتر به شرح آن خواهیم پرداخت.
ارتفاعات مهم استان عبارت‌اند از : گرمه و سرده در ملایر، آلمابلاغ در حدفاصل اسدآباد و بهارکوه، بوقاطی در کبودرآهنگ، گرویاگری در جنوب نهاوند و خان گُرمَز در سیاه دره تویسرکان و رشته کوه زاگرس با قله زیبای الوند حدفاصل تویسرکان و همدان.
در ناحیه شمال شرقی و شرق ارتفاعات الوند در میان کوه الوند و کوه گرین اراضی پست و دشت‌های هموار استان قرار دارد. دشت‌های وسیع شمال و شمال شرقی استان در مسیر بادهای شدید است. توده‌های هوا به راحتی این نواحی را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
استقرار این دشت‌ها در مجاورت نواحی مرتفع و کوهستانی باعث وزش بادهای شدیدی در سطح استان می‌شود؛ به همین دلیل استان همدان از مناطق بادخیز کشور به شمار می‌آید و اغلب شهرهای استان همدان در ارتفاعات واقع شده‌اند. متوسط سرعت باد در استان همدان 4 متر در ثانیه گزارش شده است.
از دیگر عوامل مؤثر در شرایط جوی این استان یکی دوری آن از دریا و دیگری جریان‌های پرفشار هوای سرد شمالی و غربی است. به طورکلی مناطق مرتفع استان آب و هوای سرد کوهستانی دارد و مناطق جنوبی آن - ملایر و نهاوند - دارای آب و هوای معتدل کوهستانی است.
به استناد گزارش‌های ایستگاه‌های سینوپتیک همدان - نوژه، حداکثر مطلق درجه حرارت هوا در این استان 36/8، و حداقل مطلق آن 29/6- و متوسط حرارت آن 9/6 درجه سانتی‌گراد است. گرم‌ترین ماه‌های سال با حداکثر دمای 35 درجه سانتی‌گراد تیر و مرداد است و سردترین ماه‌های سال، با میانگین 25/4- درجه سانتی‌گراد دی و بهمن است.
به استناد همین گزارش، میزان سالانه بارندگی بیش از 300 میلیمتر است که در ماه‌های مختلف سال متغیر است؛ به طوری که در فروردین حداکثر 95 میلیمتر، در اردیبهشت 82 میلیمتر، در خرداد 81 میلیمتر و در بقیه ماه‌ها نیز به تناسب فصل متغیّر است. استان همدان با 143 روز یخ‌بندان در سال یکی از سردترین استان‌های کشور است. سردترین ماه‌های سال، دی، بهمن، اسفند و گاهی فروردین است.
وزش باد در سطح استان تقریباً در تمام ماه‌های سال ادامه دارد. انواع جریان بادهای این استان، عبارت‌اند از :
- بادهای شمال و شمال غربی که بیشتر در فصل بهار و زمستان جریان پیدا می‌کند، و غالباً مرطوب و باران‌زاست.
- بادهای غربی - شرقی، که بیشتر در فصل پاییز می‌وزد.
- بادهای محلی، که بر اثر اختلاف فشار بین ارتفاعات و دشت‌ها پدید می‌آید، مثل بادکور در ناحیه اسدآباد.
با توجه به شرایط اقلیمی مناسب‌ترین زمان برای مسافرت به همدان، از اواخر اردیبهشت تا اواخر مهرماه است. در این مدت علاوه بر زیبایی و سرسبزی‌های پراکنده در سراسر استان همدان تابش آفتاب و درجه حرارت بسیار مطلوب است.
زمان مذکور فرصت مناسبی است تا ایرانگردان علاقه‌مند به استان همدان از تعطیلات تابستانی خود بیشترین بهره را بگیرند. اگر کسانی قصد استفاده از برف برای ورزش اسکی و سایر ورزشهای زمستانی را داشته باشند، فصل زمستان بسیار مناسب است؛ به ویژه آن که امکانات ورزش اسکی و کوهنوردی زمستانی در دامنه‌های الوند فراهم است.