县境山地属仙霞岭，地势西南与南部高峻，东北与北部略低。九龙山、南尖岩、白马山、牛头山、风门山5个山结控制了全县地貌格局。
地块起伏度（以16平方公里为1单元，相对高度以米计）多在300米以上。海拔最高为1724.2米（九龙山主峰），次之为1719米（黄基坪尖）。超过1500米的计39座，超过1000米的计703座。海拔最低为153米（龙鼻头水口）。全县相对高度差达1571.2米。九龙山主峰至岩坪的蔡相庙海拔649米），两地直距为2.5公里，高差1075.2米。全县中山地块大于低山、丘陵、平原的总和，显示为中山地块。
山地大部发育为壮年初期（如九龙山区），但西北部乌溪江出境地区和东北部襟溪出境地区接近于壮年晚期。总计山地面积338.44万亩，占全县面积的88.83%，素有“九山半水半分田”之称，是个典型的山地县。 遂昌县境气候属中亚热带季风类型，冬冷夏热，四季分明，雨量充沛，空气湿润，山地垂直气候差异明显。全年平均气温16.8℃，年降水量1510毫米，降水日数172天，年太阳总辐射量每平方厘米101千卡，年日照时数1755小时，年无霜期251天。
四季气候特点如下：春季（候均温10~22℃）夏季（候均温22℃以上）秋季（候均温22~10℃）冬季（候均温10℃以下）。
县境年平均降水量1510毫米。1975年降水量最多，为2158毫米；1978年降水量最少，为1039毫米。年内降水量最多的月份是6月，平均降水量262毫米；降水量最少的月份是12月，平均降水量41毫米。 全县381万亩土地，人均占有17亩，为全省人均占有陆地面积的4.7倍。地貌以中山为主，群山耸立，间有低山、丘陵、岗地和谷地，层次性分布明显。按用地现状分，林业用地占84.71%、农业用地占8.77%、居民点及工矿用地占1.10%、交通用地占0.37%、水域占1.85%，未利用地占3.20%。90%以上地面为植物或水面覆盖，生态环境比较优越。
境内土壤种类有红壤、黄壤、岩性土、潮土、水稻土等5个土类，11个亚类、34个土属、70个土种，并有明显的分布范围。海拔800米以上主要是黄土壤。黄、红壤土分别占全县土壤分布总面积的43%和48%，适宜发展林业生产和茶果等经济特产；水稻土只占9%，主要种植粮食作物；岩性土、潮土仅占土壤面积的0.25%，对生态环境和经济发展无明显影响。 境内溪流分属钱塘江、瓯江两大水系，其中属钱塘江水系主要有乌溪江和灵山港支流，分别占辖区面积的59.0%和14.5%，属瓯江流域的占辖区面积的26.5%。全县多年平均水资源总量29.86亿立方米，现有水资源人均1.25万立方米，是全省人均水资源的4倍多，水资源丰富。
全县水力资源理论蕴藏量29.86万千瓦，可开发利用近20万千瓦。可开发电能约4.5亿千瓦时，人均2000千瓦时。截止2003年度，全县已建成并网运行水电站63座124台，总装机容量为89045千瓦，年发电量1.185千瓦时。在建电站15座35台，装机容量体裁衣37860千瓦。两项合计装机容量126905千瓦，约占可开发利用量的63.5%。
大小山塘水库和溪流构成遂昌县全部水面，最大水面积12.2万亩，正常水面积6.21万亩，可养鱼和航运水面3.45万亩，其中乌溪江水库县境内2.17万亩，尚有一半多的水面有待开发利用。
遂昌县水资源虽多，但时空分布不均。在多雨季节，尤其在5—7月份极易造成洪涝灾害，而在相对干旱的7—8月又因缺水影响作物生长。众多山区溪流源短流急，由于缺少相应的蓄水工程，水资源利用率不高，暴涨暴落，也对生态环境造成危害。 遂昌县生物资源十分丰富。据初步统计，全县已知高等植物252科、982属、2419种，其中种子植物151科、724属、1766种，除去少数引进栽培外，绝大部分为本地的自然分布种。全县有脊椎动物29目、81科、202属、314种；昆虫15目、47科、221属、479种。其中，属于国家保护的有20个珍稀树种和8种二级、16种三级保护植物；有6种一级、23种二级国家保护动物。
2003年6月国家批准建立的九龙山自然保护区，自然环境优越，生物资源丰富，珍稀物种繁多，生态系统完整。全保护区面积8万亩，森林覆盖率95.8%，活立木蓄积量14.45万立方米。保护区有维管束植物244科869属1994种，分别占浙江省的71.8%、57.7%、47.9%，其中被列入国家二级保护植物8种、三级保护植物14种。分别占全省的36.4%和51.4%。各种野生动物44目174科829种。其中兽类60种，鸟类142种，爬行类49种，两栖类34种，分别占全省的60.6%、34.9%、50.0%和80.9%，有云豹等5种和猕猴等23种列入一级和二级国家保护动物。而且保护区人为活动少，植被仍然处于原生状态，为一些真菌生长创造条件。经鉴定，有真菌13目101属38科207种，并已确认其中的43种属浙江省新记录种。珍稀生物如此富集，生态环境保存完好，在省内颇为罕见，九龙山保护区被许多专家、学者称之为我省的生物基因宝库。
遂昌县已知高等植物252科、982属、2419种，其中种子植物151科、724属、1766种。除少数为引种栽培外，绝大多数为本地的自然分布种。
境内珍稀树种有：南方铁杉、福建柏、连香树、猫儿屎、鹅掌楸、黄山木兰、凹叶厚朴、深山含笑、钟萼木、香槐、马鞍树、香椿、南酸枣、银雀树、紫茎、江西杜鹃、山拐枣、蓝果树、银钟树、香果树等。
属二类保护植物有：伯乐树（钟萼木）、连香树、香果树、福建柏、鹅掌楸、白豆杉、蛛网萼、长叶榧等。
属三类保护植物有：黄山木兰、凹叶厚朴、红豆树、银雀树、长序榆、天麻、紫茎、乐东拟、单性木兰、南方铁杉、银钟树（银钟花）、天女花、闽楠、短萼黄连、八角莲、领春木等。
全县有脊椎动物29目81科202属314种；昆虫15目47科221属479种。其中蝶类10科120属185种。列为国家保护的珍稀动物有：
一级保护动物：兽类：云豹、金钱豹、华南虎、黑麂（乌獐）。鸟类：黄腹角雉、白颈长尾雉。
二级保护动物：兽类：猕猴、短尾猴、穿山甲、大灵猫、小灵猫、水獭、鬣羚、斑羚、豺、金猫（原猫）、河麂（獐）、黑熊。鸟类：白鹇、凤头鹃隼、鸳鸯、雀鹰、草鹗等。两栖类：大睨、虎纹蛙。昆虫类：尖板曦箭蜓、中华虎凤蝶、彩臂金龟。境内有金、银、铜、铅、锌等金属矿和莹石、花岗岩等非金属矿30余种，大小矿床26处，遂昌金矿矿石品位高而被誉为“江南第一矿”。莹石储量居全省县（市）首位，品位全省第一。
