Zatriedenie: Geomorfologický celok Fatransko-tatranskej oblasti v subprovincii Vnútorné Západné Karpaty v provincii Západné Karpaty.
Poloha: Nachádza sa v povodí horného toku rieky Nitra. Na severe ju krátkym úsekom ohraničuje Malá Fatra, na severovýchode Žiar, na východe Turčianska kotlina a Kremnické vrchy, na juhu Vtáčnik, na juhozápade Tribeč a Podunajská pahorkatina, a na západe Strážovské vrchy.
Okresy: Partizánske, Prievidza.
Rozloha: 428km2.
Najvyšší bod:
Najnižší bod: Koryto rieky Nitra v nadmorskej výške približne 190m.
Geologická stavba: Kotlinu budujú neogénne sedimenty (zlepence, pieskovce, brekcie, íly, ílovce so slojmi hnedého uhlia a menej kvalitného uhlia, lignitu – Handlová, Cigeľ a Nováky). Vznikli v mladších treťohorách, keď sa na mieste dnešnej kotliny rozprestieral morský záýliv, ktorý sa neskôr zmenil na sladkovodné jazero. V ňom sa spolu s vrstvami štrkov, pieskov a zlepencov ukladali striedavo i uhľonosné vrstvy. V tom čase sa začala intenzívna sopečná činnosť, ktorej výsledkom bolo vytvorenie depresie. Zo severu ju ohraničovali kryštalické a mezozoické pohoria a z juhu mladé vulkanity. Vzniklo rašelinisko s bohatou subtropickou vegetáciou, z ktorej sa potom vytvorili uhoľné sloje. Uhoľné sloje južne od Prievidze sčasti prekrývajú sopečné horniny (tu sa vyskytuje najkvalitnejšie uhlie).
Reliéf: Kotlina má prevažne mierne členitý reliéf. Rieky rozčlenili pôvodné dno kotliny na nízke chrbty a plytké doliny, ktoré tvoria kotlinovú pahorkatinu. Kotlinu možno rozdeliť na dve časti. Pozdĺž rieky Nitra sa tiahne časť rovinatá. Od rieky smerom na sever a na západ sa ráz krajiny mení na pahorkatinu. Nachádzajú sa tu antropogénne formy po ťažbe uhlia. Nadmorská výška je v rozmedzí 200-250m.
Lesné porasty: Väčšina územia je zalesnená zmiešanými lesmi, z listnatých stromov sa najviac vyskytuje buk a dub, z ihličnanov sú to smreky. Povrch je odlesnený, pokrytý najmä ornou pôdou, v podhorí sadmi, lúkami, pasienkami a menšími lesmi. Zachovali sa iba zvyšky dúbrav, vo vyšších častiach bučiny.
Vodstvo: Hydrologickú os kotliny tvorí rieka Nitra s prítokmi Nitrica a Handlová. Pozdĺž tektonických zlomov vyvierajú termálne vody (Bojnice, Chalmová, Malé Bielice).
Rastlinstvo:
Živočíšstvo: V lesoch žijú vo väčšom množstve jelene, srnce a diviaky.
Klimatické pomery: Patrí do mierne teplej klimatickej oblasti. V zimných mesiacoch sa teploty pohybujú od -2°C do -4°C a počet dní so snehovou prikrývkou je približne 70-70. V letnom obsobí vystupujú priemerné teploty na 17-19°C a počet letných dní býva približne 50-70.
Delenie: Hornonitrianska kotlina sa delí na 4 geomorfologické podcelky: Prievidzská kotlina, Oslianska kotlina, Rudnianska kotlina, Handlovská kotlina.