◆地形地貌 旬阳县位处秦巴山地，汉江河谷自西向东横贯中部，将县境天然分割为南北两大自然区。地势南北高、中部低，南北向地形剖面呈“V”形，海拔185～2358.4米。汉江以北属秦岭山脉南坡，是秦岭纬向构造带秦岭亚带的组成部分，除王莽山—包家山为西北—东南走向外，其余山脉均为东西走向，中部高，四周低，面积2281.7平方公里，占旬阳县总面积的64.2%;汉江以南属秦岭纬向构造带大巴山弧形构造的边缘部分，山脉走向多为西东向，地势较汉江以北稍低，东部和南部高，西北部低，面积1272.3平方公里，占旬阳县总面积的35.8%。地貌特征是：以中山为主，兼有低山、丘陵、河谷地形，境内重峦叠嶂，沟壑密布。
◆气候 旬阳县北居秦岭，南依大巴山，两山夹峙，阻住南下的冷空气，截挡溯汉江河谷上行的暖温气流，境内气候温暖湿润，四季分明，呈典型的南北过渡特征，形成特殊的北亚热带气候区。 春季降水较少，占年降水量的22%，少雨之年3月以前常发生干旱;夏季降水多且多暴雨，降雨量占年总量的51%。一次暴雨最大降水量：6月为117.1毫米，7月为123.1毫米，8月为105.7毫米。7、8月伏旱明显，严重伏旱期可长达55天，极端最高气温43.1℃;入秋气温明显下降，最低气温最早从11月14日起低于0℃。9月是全年第二个降水高峰月，占年总量的24%，时常造成滑坡;冬季最低气温小于0℃的日数达39天，降雪期从11月30日至次年3月18日，南北高山区积雪厚度可达30厘米。旬阳县日照最少为2月，仅103.9小时，7月最多为212.7小时;年平均气温15.9℃;平均初霜期出现在11月中旬，终霜期在3月中旬初，平均无霜期261天;多年平均降水量为805.0毫米，降水总量为28.609亿立方米;境内低山河谷地区，年平均相对湿度69%;全年盛行偏东风，占总数的38%，西北风次之，占总数的24%。
◆水系 旬阳地表水形成的河流及溪水均属长江流域汉江水系。发源和流经县境的河沟集水面积在2平方千米以上的有488条，其中，集水面积1000平方千米以上的有汉江、旬河、乾佑河、坝河，集水面积100-1000平方千米的有蜀河、仙河、达仁河、东三河、小河、洛驾河、冷水河和大棕溪，集水面积10平方千米以上的河沟有100条，集水面积5平方千米以上的河沟有196条。沟壑密度为1.06千米/平方千米。
汉江古称沔水，由安康市汉滨区早阳乡入旬阳县段家河镇北庵村，沿西南至东北向流至吕河镇纳坝河，折向东流，至县城纳旬河、至蜀河镇纳蜀河，至仙河口纳仙河，至兰滩乡入白河县境。共流经段家河、吕河、城关、构元、棕溪、关口、蜀河、仙河、兰滩等9个乡镇。属过境客水。境内流长84千米，集水面积3554平方千米。
汉江在旬阳境内沿途接纳集水面积在5平方千米以上的河流86条。其中较大的河流有旬河、坝河、吕河、蜀河、仙河等。
旬河 发源于宁陕县和长安县交界的秦岭垭南侧，经宁陕县、镇安县，流入旬阳县仁河口乡，至小河两河关纳乾佑河，再经赵湾、甘溪、白柳、城关等镇，在县城东南角汇入汉江，全长218千米。
坝河 古称冲河，亦称界溪河，发源于平利县光头山，经平利县、汉滨区境，于菠萝滩入旬阳县桂花乡，在吕河镇西汇入汉江。全长128.2千米。
吕河 古称驴川、闾河，发源于铜钱关乡铁桶寨，由水磨河、大金河、大神河等3条主要支流汇集而成，干流经铜钱关、赤岩、金寨、神河、吕河5个乡镇，于吕河镇梨河村汇入坝河。干流全长58.64千米。
蜀河 古称淯溪，源于湖北省郧西胡家岩，全长67.1千米，由郧西县入本县红军乡，流经红军、双河、庙坪、蜀河等4乡镇，于蜀河镇汇入汉江。
仙河 发源于湖北省郧西县张子沟，由郧西县入仙河镇大龙王沟口，流经镇内尖山沟、黄泥沟、竹园河3个村，在仙河口汇入汉江，县境内流长26.35千米。
◆水力资源 旬阳境内水能资源理论蕴藏量222658千瓦，可开发量71568千瓦，可开发系数0.321。全县共建成小水电装机12座，分布在蜀河、旬河流域，包括钟家坪电站(装机7500千瓦)、康坪电站(装机1260千瓦)、白柳电站(装机800千瓦)、高桥电站(装机500千瓦)、坝河桂花电站(装机1.2万千瓦)、汉江蜀河电站(装机27万千瓦)、旬河大岭电站(装机18900千瓦)，向阳电站(装机320千瓦)，双镇电站(装机200千瓦)，魏家院电站(装机150千瓦)，文治电站(装机250千瓦)，石关电站(装机200千瓦)，在建电站有吕河七里峡电站(装机0.16万千瓦)和装机32万千瓦的汉江旬阳电站、赵湾电站、季家坪电站。
◆生物资源 旬阳县是北亚热带气候区。植物资源种类繁多，据《秦岭植物志》记载，境内有各种植物近5000种。全县森林植物主要有乔木、灌木、藤本植物、草本植物共56科200多种，呈垂直分布状。亚热带常绿落叶阔叶混交林多分布在海拔秦岭200—800米、巴山200—900米的地方，落叶阔叶林带分布在海拔秦岭800—1800米、巴山900—1816.6米。落叶混杂林带分布在海拔800—2358.4米间。旬阳县动物资源主要有家畜和野生动物。境内野生动物资源种类繁多，分布较广。在境内的秦岭南羊山地区，脊椎动物居多。县域野生动物有15个目、34个科、108种，除列为国家保护对象的林麝、大鲵、苏门羚、金钱豹、青羊、原猫、大灵猫、红腹角雉、白冠长尾雉、金鸡、金雕等珍稀动物外，还有水獭、果子狸、獾、熊、野猪、豺狼、貂、麂子、獐子、兔、松鼠、黄鼬、龟、蛇、蟾蜍、豪猪等爬行动物和飞虎、飞鼠、啄木鸟、猫头鹰、蝙蝠、燕子、灰喜鹊、画眉、黄鹂、乌鸦、岩鸽、斑鸠、鹦鹉、野鸭、白鹭、鹳、鸢、莺等鸟类动物。1998年12月，对县境内野生动物再作调查，发现除上部县志记载的目、科、种外，新发现鸟类实体12目25科96种，兽类实体3目9科12种，其中一类保护动物有豹、云豹、金雕、白肩雕;二类保护动物有黑熊、林麝、毛冠鹿、羚、红腹锦鸡、勺鸡、大鲵等各类猛禽(鹰、鸮、隼)。40年前大量存在的狐狸、狼等野生动物已绝迹。
◆林特资源 全县自实施退耕还林和天然林保护工程以来，发展林业多种经营，林业用地面积374万亩，经济林累计面积78万亩，油桐、蚕桑、食用菌产供销产业链条形成，狮头柑、拐枣、樱桃、生漆、黄连等乡土树种在局部地方成为骨干项目，建成蚕桑、狮头柑、香橼、樱桃、油桐等8个千亩村，有60多个村民小组以养蚕、种果、兴林为主收入。
◆药材资源 约有112科，284属近500种，分布于全县的高山林地、山坡草丛、四边路边。家种药材有35种，木本药材有杜仲、厚朴、黄柏、吴芋、山茱萸、枳壳、木瓜、陈皮、柏子 、桃仁、杏仁等10余种;草本药材有党参、黄连、大黄等50余种。2003年从四川、湖南、山东引进了金花王、银花王、蒙花1号、蒙花2号、蒙花3号等金银花优良品种建立了青泥、白柳等3个良种示范基地。
◆矿产资源 旬阳县位于秦岭成矿带山柞镇旬成矿区南部 ，成矿地质条件有利，矿产资源丰富。至2009年，已探明矿产资源有汞、锑、铅、锌、镁、石灰石、重晶石、白云石、石煤等39种，产地100余处。黑色金属矿：铁、锰、钡;有色金属矿：铜、铅、锌、锑、钴、金、汞;冶金辅助材料：白云岩、石英、耐火粘土;稀有金属和放射性原素：铀、镭;化工原料非金属矿：硫铁矿、磷、重晶石、水晶石、硒、砷;建材及其它非金属矿：石棉、大理石、石膏、碱、灰岩、砖瓦粘土、瓦板岩、方介石、建筑用砂、石材、绿松石;能源矿产：无烟煤、石炭、砂炭等。其中汞锑、铅锌、石灰石、白云石等矿产资源储量大，公馆、青铜沟汞锑矿探明储量巨大;汞保有储量为6480吨，锑保有储量43656吨;铅锌矿床绵延100余千米，初步探明铅锌储量94万吨，远景储量250万吨;陆续探明开采和发现具有良好开发价值的矿产资源有碳酸岩系低温热液汞锑矿(蜀河、小河)与碳酸岩蚀变有关的铅锌矿(甘溪、蜀河)以及煤地、河地砂金等矿产资源富含地10多处。
