Okolice Pilzna tworzą tzw. Kotlinę Pilźnieńską. Centrum miejscowości znajduje się na terenie Pogórza Ciężkowickiego, na wzgórzu ograniczonym z trzech stron dolinami Wisłoki, Dulczy i Dulczówki. Wysokość bezwzględna Rynku wynosi ok. 210 m n.p.m.
Wody Miasto w całości znajduje się w dorzeczu Wisłoki, która przepływa przez wschodnią część miasta. W Pilźnie do rzeki tej wpływa potok Dulcza, który meandrującym korytem płynie z zachodu na wschód, na północ od Rynku.
W Pilźnie znajdują się dwa punkty pomiarowo-kontrolne monitoringu jakości wód powierzchniowych – reprezentatywne dla Dulczy i Wisłoki. W 2021 r. stan ekologiczny wód Dulczy sklasyfikowano jako słaby, z kolei stan ekologiczny wód Wisłoki w Pilźnie został uznany za umiarkowany.
Niedaleko Pilzna, w miejscowości Mokrzec, na Wisłoce znajduje się tama, spiętrzająca wodę na wysokość ok. 2,5 m. W ten sposób na wyrobisku pożwirowym utworzony został Zalew Pilzno, zajmujący powierzchnię ok. 250 ha. Nie został on objęty przez granice miasta. Bezpośrednio na terenie Pilzna, w rejonie ul. Spółdzielczej, znajdują się 3 akweny o powierzchni przekraczającej 1 ha.