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Il Nevada è uno stato montuoso con un'altitudine media di 1.680 m. Il punto più alto è il Boundary Peak (4007 mt), e il più basso nel letto del fiume Colorado, 145 m. Lo stato del Nevada è situato nella regione fisica del grande bacino del subcontinente nordamericano, ed il suo territorio è attraversato da numerose catene montuose, tra le quali quelle di Humboldt, Shoshone, Monitor e Schell Creek. Queste catene montuose sono separate da valli parallele. La zona più selvaggia del Nevada si trova nell'ovest dello stato. L'altopiano di Columbia, è una piccola regione del settore di nord-ovest del Nevada, noto per essere la parte maggiormente fertile dello stato.
I fiumi del Nevada sono alimentati principalmente dalla neve sciolta dalle montagne e dalle piogge che cadono principalmente durante la primavera. I fiumi sfociano in laghi, (molti dei quali avaporano durante l'estate), con l'eccezione dei fiumi Muddy e Virgin, nel sud-est del Nevada, che alimentano il fiume Colorado. Il fiume Humboldt è il più lungo dello stato e sfocia nel lago omonimo. Altri fiumi con caratteristiche simili all'Humboldt sono il Walker, il Carson ed il Truckee.
I laghi naturali più importanti sono il lago Tahoe, al confine con la California, il lago Pyramid che raccoglie le acque del fiume Truckee, il lago Walker, il lago Carson ed il lago Winnemucca. Il lago Mead, il principale lago artificiale del Nevada, fa parte del complesso della diga Hoover, un'impressionante opera di ingegneria che contiene le acque dal fiume Colorado, che dal 1936 ha permesso l'irrigazione del sud-est del Nevada e la produzione di energia elettrica.
Il clima del Nevada è vario a causa della topografia di questo stato, anche se in generale, si tratta di un clima semiarido. In effetti, i giorni sono spesso senza nuvole, le precipitazioni scarse nelle valli e deserti, e solo abbondanti, inoltre, in forma di neve, nelle principali cime montuose. La caratteristica principale del clima è spieganta dalla funzione che compiono le catene montuose dell'ovest, che accumulano nel versante occidentale la nuvolosità causata dai venti umidi provenienti dal Pacifico e che impediscono le precipitazioni. Le differenze di temperature sono elevate. Così, il settore meridionale del Nevada gode di estati lunghe e secche, con temperature medie in Luglio di 30 °C, mentre nel nord sono più brevi e più miti, con medie di 21 °C. Nel sud gli inverni sono brevi e miti con temperature medie in gennaio di 4 °C, mentre nel nord sono più freddi, -4 °C di media a gennaio. Come già detto, le precipitazioni sono scarse, al punto che il Nevada è lo stato del paese dove si registra la minore quantità di pioggia, con medie annuali che oscillano tra 100 mm, nel sud, e 600 mm nelle montagne dell'estremo nord-ovest.
La vegetazione del Nevada è dominata da arbusti e cespugli xerofiti, piante che hanno sviluppato straordinarie capacità di adattamento per sopravvivere in un ambiente arido. Tra le specie più comuni troviamo il creosoto (Larrea tridentata), che forma estese distese nel deserto di Mojave e di Sonora, e la sagebrush (Artemisia tridentata), simbolo della flora del Great Basin. Queste piante non solo tollerano la scarsità d'acqua, ma spesso prosperano anche in terreni salini. Nelle regioni montuose del Nevada, la vegetazione cambia radicalmente. Qui prevalgono specie come il pino ponderosa (Pinus ponderosa) e il ginepro (Juniperus), che colonizzano le pendici montane grazie alla loro resistenza alle basse temperature e alla capacità di crescere su terreni rocciosi e poveri di nutrienti.
La fauna del Nevada ospita specie che hanno sviluppato adattamenti unici per vivere in un ambiente così ostile. Tra i mammiferi indigeni più comuni troviamo il cervo mulo (Odocoileus hemionus), che abita le aree boschive e montane, e il coyote (Canis latrans), noto per la sua astuzia e capacità di adattarsi a diversi habitat. Il coniglio selvatico (Sylvilagus spp.) è un'altra specie comuna, che si trova spesso nei cespugli e nelle praterie del deserto. I roditori, come il ratto canguro (Dipodomys spp.), sono particolarmente interessanti: questi piccoli animali hanno evoluto straordinarie capacità di conservazione dell'acqua, riuscendo a vivere quasi interamente senza bere, ottenendo l'umidità necessaria dai semi che consumano. Il Nevada ospita anche molte specie di uccelli, tra cui il fagiano (Phasianus colchicus), il colombo (Columba livia) e l'allodola (Alauda arvensis). Inoltre, il clima caldo e secco è l'habitat ideale per numerose specie di rettili, come la lucertola dalla coda a frusta (Aspidoscelis) e il serpente a sonagli (Crotalus), spesso avvistati nei deserti e nelle zone rocciose.