Krakast razvoj mesta, delno pogojen z geomorfologijo prostora, je omogočil ohranitev sorazmerno velikih naravnih površin. Največ je k temu pripomogla neustreznost teh površin za gradnjo (strmina, nestabilnost tal, zamočvirjenost in poplavnost). V morfološki zgradbi Ljubljane so razpoznavna različna zgodovinska obdobja: od rimskega mesta, ki se je razvilo v ravnini ljubljanskih vrat in srednjeveškega mesta, stisnjenega med grajski hrib in Ljubljanico, ki sta dala osnovo današnjemu mestnemu središču do modernega mesta, ki se je organsko razširilo vzdolž glavnih štirih mestnih vpadnic (Celovška, Dunajska, Dolenjska in Tržaška). Ljubljana ima s svojo kotlinsko lego izrazito neugodne klimatske razmere. To se kaže v neprevetrenosti mesta med dolgotrajnimi obdobji temperaturne inverzije (60-70%). V tem času je gibanje lokalnih vetrov zelo šibko. Ovirano delovanje zračnih tokov je opazno v severnem delu mesta, zlasti za zračne tokove iz Šiške in Bežigrada proti mestnemu središču. Mestno središče ustvarja zaradi gostote poselitve izrazit toplotni otok, tako da se poleti mestno jedro pregreva. Hrup sodi med najpomembnejše dejavnike degradacije kakovosti okolja v MOL. Skoraj polovica prebivalcev mesta (v središču mesta, ob mestnih vpadnicah ter S in Z obvoznici) je namreč izpostavljena prekomernim ravnem hrupa, katerega glavni vir je promet.

Zaradi značilne krakaste zasnove mesta osnovno ogrodje tvorijo zeleni klini, ki iz odprtega prostora okoliške krajine prodirajo globoko v mestno središče. Od tega sta dva zelena klina (Rožnik in Šišenski hrib s Tivolijem in Grajski Grič z Golovcem) zaradi svojih naravnih prostorskih značilnosti (relief in poraščenost z gozdom) še posebno izrazita in pomembno prispevata k identiteti mesta, ostali trije pa so ravninskega značaja, šibkejše izraženi in že precej načeti z gradnjo (Barjanski in SZ in SV Savski klin). Vsak od petih klinov je pomemben in ima svojo nezamenljivo členitveno, povezovalno, ekološko, klimatsko in socialno-uporabno funkcijo v mestu. Vodotoki, ki v prostor mesta prinašajo izrazite linearne poteze zelenih površin in odprtega prostora, predstavljajo pomemben element členitve in identitete ter ekološke pestrosti prostora. Osrednjo linearno potezo v mestu in hrbtenico zelenih površin predstavlja reka Ljubljanica, ki mestu daje poseben značaj. Pomemben, a še zelo slabo izkoriščen potencial predstavljajo še reka Sava in drugi manjši vodotoki kot so Gradaščica, Glinščica in Mali graben. Edino večjo vodno površino pa predstavlja Koseški bajer.