天津位於華北平原的東北部，東臨渤海，北依燕山，西倚京城，處在海河流域的下游，海河上吞九水，中連七十二沽，下游入海，大運河流經此地南下，居航運樞紐，為京畿門戶，總面積約11305平方公里，有152公里長的海岸線，是中國第三大城市。
天津雖然地處渤海之濱，但氣候仍帶有暖溫帶大陸性季風氣候的明顯特點，四季分明，春日短且多風，夏日多雨、炎熱、秋季短促，冬季寒冷。清人張燾在其所作的《津門雜記》一書中，對天津的氣候及其對城市生態的影響，有一段極為生動的描述：“天津氣候，非冬即夏，所求春秋佳日絕少。二三月間猶寒氣不減，一如隆冬。每至首夏清和，今日體著重綿，明日手則揮扇，其立見炎涼如此。且有幹風吹揚塵土，其勢甚狂，幾幾乎無日無之，人目盡瞇，禾苗枯萎，所以常苦旱荒。夏秋之交，雨勢稍大，又防衝決，濕蒸炎熱異常。中秋節後，人猶袒背以行，無幾日，又行冬令，朔風驟起，木葉盡脫，便覺寒威徹骨，溪水結冰矣。居人非臥暖炕，擁煤爐，不足以過冬。”
天津平原的早期開發，大約開始於距今6000年的新石器時代。此前天津的絕大部分地區還是一片汪洋大海。其發展經歷了一個由北向南逐步推進的歷程。
1974年，天津考古工作者在天津北郊劉家碼頭髮掘出的石斧、石磨棒以及後來陸續在武清、寧河、寶坻縣發現的石斧、石磨棒、石耜、石鏃等新石器時代的遺物，説明瞭在新石器時代已有群居的先民在該地區進行農耕和漁獵活動。
在天津平原的成陸過程中，黃河的三次北遷天津附近入海，起了舉足輕重的作用。這一點已從考古發現的在張貴莊、巨葛莊、沙井子一線和白沙嶺、泥沽一線以及漢沽區雙橋子和塘沽區高沙嶺一線由於古黃河改道的淤泥作用和海生貝類動物在海潮推動下逐漸堆積而成的與今海岸線平行的三道貝殼堤中得到了證實。
戰國時期，天津平原得到了大規模的開發。1956年，在天津東部張貴莊一帶考古發現的33座戰國墓葬中，陶制的鼎、豆、壺，夾雲母屑紅陶三足器，魚、鳥紋飾的陶壺，燕國的貨幣“明刀”等以及後來陸續發現的戰國遺址中鐵制的鑊、鋤、鏟、鐮、斧、鑿及陶制的魚網墜等，都足以證明在戰國時期，天津地區的農業、漁業及商業已有了相當程度的發展。特別是從居住遺址中發現的大量墻磚、筒瓦、板瓦和印有猛虎怒吼紋樣的瓦當等，説明瞭當時已有了華貴精美的房屋建築。
西漢時期，隸屬漁陽郡的泉州城（今武清縣東北城上村）建立，成為當時天津平原的政治、經濟和邊防中心，這也是早期城市在天津平原上的第一次城址選擇。
唐代，天津地區的河海衝要地位更顯突出。作為海河運輸轉机必由之路，“三會海口”之名出現，進一步説明天津作為港口城市的歷史特定職能。
五代之後，天津地區又成為宋遼南北對峙的前沿陣地。“寨”、“鋪”行政管理系統、軍事屯墾的出現及南北經濟交流的加強，推動了城市形成的歷程
金元時期北京的定都，為天津城市的勃興提供了一個良好的契機。金王朝在此設“直沽寨”，奠定了天津城市發展的基礎。至今，“直沽”二字仍被廣泛地用為天津的代名詞。元朝時，大都的軍需民食，繁榮富庶，“無不仰給於江南”，因而漕運發達。直沽以其優越的地理位置成為漕船轉運樞紐和漕糧儲備基地，城市的載體功能亦隨之不斷加強。
為保障漕運暢通，元政府曾先後在天津建起兩座天妃宮，其中以海河三岔口處的天妃宮最為繁盛，促使了三岔河口一帶，特別是宮南、宮北大街的空前繁榮。元朝國子監祭酒張翥在《代祀天妃廟次直沽作》詩文中記載了當時糧船集中在三岔河口的盛況和祭祀活動的情景：“曉日三岔口，連檣集萬艘。普天均雨露，大海靜波濤。入廟靈風肅，焚香瑞氣高。使臣三奠畢，喜氣滿宮袍。”由於天妃宮（後稱天后宮）建立的時間早于天津建城設衛，故又為後人留下了“先有天后宮，後有天津衛”的歷史佳話。
明清時期，天津的政治、經濟、文化得到了更進一步的發展，逐步成為中國北方最為繁榮的商業大都會。
