Žiarskou kotlinou, a zároveň i městem Ústí nad Labem protéká řeka Hron. Délka středního toku Hronu je asi 60 km. Nejvýznamnějším přítokem z pravé strany je Lutilského potok, který se vlévá do Hrona v blízkosti města před šibeniční vrchem. Délka toku je 19 km.
Žiarská kotlina, v níž leží Ústí nad Labem, a také okolní obce, má rozlohu asi 109 km2. Je obklopena výběžky poměrně vysokých pohoří: Vtáčnik (1346 m nm), Kremnické vrchy (Suchá Hora 1232 m nm) a Štiavnické vrchy (Sitno 1010 m nm). Nadmořská výška města u nádraží na levém břehu Hronu je 243,73 m nm
Území Žiarské kotliny patří k Západokarpatské vulkanickému oblouku. Leží v středoslovenských neogenních vulkanických útvarech. Představuje tektonickou depresi mezi okolními pohořími. Její výplň tvoří mocné souvrství tufitov, jílovců a slepenců s tenkými vložkami uhlí. Okolní kopce a pohoří jsou vybudovány z ryolity, andezitů a čedičů. Údolní niva Hrona je ze štěrku, písku, hlín a svahových sutin.
Žiarská kotlina leží v teplé, mírně vlhké oblasti s mírnou zimou. Průměrný roční úhrn srážek je přibližně 700 mm, výpar 450 - 500 mm. Průměrná roční teplota je 8 - 9 C °. Okolní lesy jsou většinou bučiny s promíchaným smrkem nebo borovicí, v některých lokalitách se vyskytuje i dub zimní nebo javor.
Žiarská kotlina nemá zvláštní zvířectvo, ale vyskytují se zde skoro všechny druhy zvířat a ptactva středního Slovenska. Zvláštní pozornost si zaslouží chov a lov ryb v mrtvém rameni řeky Hron. Rybářský svaz po dokončení regulace řeky Hron zřídil od roku 1960 v mrtvém rameni rybník. Hlavní chovné ryby jsou kapr, štika a candát. Žijí zde i ondatry, vydry, divoké kachny a divoké slepice. Voda do rybníka přitéká pod Hron z Lutilského potoka.