Aurillac (/o.ʁi.jak/) est une commune française dans le département du Cantal dont elle est la préfecture, en région Auvergne-Rhône-Alpes.
À une moyenne de 680 mètres d'altitude, Aurillac est située au pied des monts du Cantal dans un petit bassin sédimentaire. Le « bassin d'Aurillac » se situe à l'intersection de plusieurs unités paysagères : à l'est, le massif cantalien composé d'une zone sommitale, en situation supra-forestière (hautes estives coiffées des crêtes qui constituent l’ossature et le centre géographique du massif), et d'un plateau entaillé par deux vallées qui débouchent toutes deux dans le bassin, la vallée de la Cère et de la Jordanne. Les vallées et gorges de la Cère traversent le bassin d'est en ouest. Au sud-ouest, la région est bordée par le plateau volcanique de Carladès et au sud par le plateau de la châtaigneraie cantalienne qui correspond à un socle cristallin.
La ville est construite sur les rives de la Jordanne, affluent de la Cère qui coule à proximité.
Les communes limitrophes sont Arpajon-sur-Cère, Giou-de-Mamou, Naucelles, Saint-Simon et Ytrac.
Comme la Limagne, le bassin d'Aurillac est un fossé tectonique de subsidence qui apparaît à l'oligocène lorsque le socle granitique se disloque en contrecoup du plissement alpin. Il est comblé de sédiments d'origine continentale : le remblaiement est successivement détritique (graviers, sables argileux, argiles issues principalement de l'altération de la chaîne hercynienne pénéplanée), saumâtre (marnes), puis lacustre (calcaires). Les formations sédimentaires de ce bassin sont principalement des argiles sableuses sur lesquelles peuvent affleurer des calcaires, témoins de l'avancée marine oligocène (butte témoin de Puy de Careizac). Le Nord-Ouest du bassin est recouvert partiellement par un complexe de brèches volcaniques non stratifiées qui résulte des phases explosives (datées d'environ 8 millions d'années) liées à la mise en place du volcan cantalien. D'autres phases, parfois plus spectaculaires peuvent se lire et s'interpréter à partir des points les plus hauts de cette partie nord-ouest.
Plusieurs études ont été menées afin de caractériser les types climatiques auxquels est exposé le territoire national. Les zonages obtenus diffèrent selon les méthodes utilisées, la nature et le nombre des paramètres pris en compte, le maillage territorial des données et la période de référence. En 2010, le climat de la commune était ainsi de type climat des marges montagnardes, selon une étude du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) s'appuyant sur une méthode combinant données climatiques et facteurs de milieu (topographie, occupation des sols, etc.) et des données couvrant la période 1971-2000. En 2020, le climat prédominant est classé Cfb, selon la classification de Köppen-Geiger, pour la période 1988-2017, à savoir un climat tempéré à été frais sans saison sèche. Par ailleurs Météo-France publie en 2020 une nouvelle typologie des climats de la France métropolitaine dans laquelle la commune est exposée à un climat de montagne ou de marges de montagne et est dans la région climatique Ouest et nord-ouest du Massif Central, caractérisée par une pluviométrie annuelle de 900 à 1 500 mm, maximale en automne et en hiver. Elle est en outre dans la zone H1c au titre de la réglementation environnementale 2020 des constructions neuves.
Pour la période 1971-2000, la température annuelle moyenne est de 10,2 °C, avec une amplitude thermique annuelle de 5,9 °C. Le cumul annuel moyen de précipitations est de 1 306 mm, avec 12,6 jours de précipitations en janvier et 7,9 jours en juillet. Pour la période 1991-2020, la température moyenne annuelle observée sur la station météorologique installée sur la commune est de 10,5 °C et le cumul annuel moyen de précipitations est de 1 134,7 mm.
La température maximale relevée sur cette station est de 38,1 °C, atteinte le 27 juin 2019 ; la température minimale est de −24,5 °C, atteinte le 9 janvier 1985.
Pour afficher une liste d’indicateurs climatiques caractérisant la commune aux horizons 2030, 2050 et 2100 et pouvoir ainsi s'adapter aux changements climatiques, entrer son nom dans Climadiag-commune, un site de Météo-France élaboré à partir des nouvelles projections climatiques de référence DRIAS-2020.
Au 1er janvier 2024, Aurillac est catégorisée centre urbain intermédiaire, selon la nouvelle grille communale de densité à 7 niveaux définie par l'Insee en 2022.
Elle appartient à l'unité urbaine d'Aurillac, une agglomération intra-départementale dont elle est ville-centre. Par ailleurs la commune fait partie de l'aire d'attraction d'Aurillac, dont elle est la commune-centre. Cette aire, qui regroupe 85 communes, est catégorisée dans les aires de 50 000 à moins de 200 000 habitants.
L'occupation des sols de la commune, telle qu'elle ressort de la base de données européenne d’occupation biophysique des sols Corine Land Cover (CLC), est marquée par l'importance des territoires agricoles (60 % en 2018), en diminution par rapport à 1990 (62,8 %). La répartition détaillée en 2018 est la suivante : prairies (44,5 %), zones urbanisées (26,5 %), zones agricoles hétérogènes (15,5 %), zones industrielles ou commerciales et réseaux de communication (12 %), forêts (1,6 %). L'évolution de l’occupation des sols de la commune et de ses infrastructures peut être observée sur les différentes représentations cartographiques du territoire : la carte de Cassini (XVIIIe siècle), la carte d'état-major (1820-1866) et les cartes ou photos aériennes de l'IGN pour la période actuelle (1950 à aujourd'hui).
Boudieu, sur la RN 122, dite route de Sansac-de-Marmiesse ou de Toulouse, se trouve être une ferme : une maison de ferme, bourgeoise des années 1900 et trois bâtiments agricoles, aussi une maison des années 1980.
Boudieu Bas, sur la RN 122, est un ensemble de maisons construites dès les années 1960 et quelques bâtiments à usage commercial ou artisanal.
Guéret, sur la RN 122, est une ferme avec deux maisons et deux bâtiments agricoles. Ce hameau est traversé par l'ancien chemin vicinal allant de l'ancien lieu-dit « Julien », dont persiste le nom pour le pont SNCF : « pont de Julien » ; et allant jusqu'au château de Tronquières. Le lieu-dit de Julien se trouve dans l'agglomération d'Aurillac, sur l'avenue Charles-de-Gaulle, face au Centre médico-chirurgical (CMC). Cette ferme, avec maison et grange, a été absorbée par la ville à la création du quartier dans les années 1970 et jusqu'au milieu des années 1980. Le bâtiment à usage agricole a été détruit pour laisser place à un magasin.
La Sablière, sur la RN 122, est un ensemble d'habitations à grande majorité des années 1980. À l'origine, il n'y avait qu'une ferme. Ce lieu-dit est sur deux communes Aurillac et Arpajon-sur-Cère. D'ailleurs, la majorité des constructions se trouvent être sur le territoire de cette dernière commune.
Le Barra, près de l'avenue Aristide-Briand, ou dite Ancienne route de Vic ou ancienne RN 120. Il s'agit d'une ferme et habitations.
Les Quatre Chemins, sur les RD 120 et RD 922, limite des communes d'Aurillac, Naucelles et Ytrac. C'est un ensemble de constructions à usage commercial ou d'habitation sur un carrefour de deux anciennes routes nationales, la 120 et la 126.