La Vallée des Roses est une série de bassins enserrés entre les deux. Au sud, la chaîne du Rhodope, vaste massif irrégulier, forme une barrière géographique et climatique avec la Grèce. A son extrémité occidentale, le mont Pirin culmine à 2 917 m (pic Vihren) et le massif du Rila culmine au pic Moussala (2 925 m), le plus haut sommet des Balkans.

Les principales plaines se situent au nord, le long du Danube, qui marque la frontière avec la Roumanie (plaine de la Dobroudja) et au centre où une série de dépressions traversent le pays d?ouest en est entre le Balkan et le Rhodope: la plaine de Sofia, puis la grande plaine de Thrace. Plus de 30% du territoire bulgare est couvert de forêts de conifères et de feuillus. Les principaux fleuves de Bulgarie sont le Danube et ses affluents : l?Iskar (300 km), la Yantra (150 km), la Kamtchia (180 km) qui se jette dans la mer Noire, ainsi que la Struma et la Mesta qui coulent jusqu?à la mer Egée.

Le climat est essentiellement continental avec des étés chauds (23,5°C en moyenne) et secs (les pluies tombent surtout en début d?été) et des hivers froids (- 1,3°C en moyenne) et enneigés (l?offensive du froid commence généralement en décembre). L?hiver est plus rigoureux que dans les autres pays européens situés sous les mêmes latitudes. Un climat méditerranéen prédomine dans les vallées situées au sud du Rhodope, avec des étés secs et des hivers doux et humides.
A Sofia, le climat est sec, avec une pluviométrie moyenne annuelle de 50 mm environ