建始县地貌类型丰富多样，主要分为岩溶地貌和构造地貌两大类。其中，峰丛坡状高台原主要分布在北部，从龙坪乡长岭岗到茅田乡张大顶，以及长梁乡黄岩至肖家坪等地，海拔高度在1700至2000米以上，北部高台原是长江和清江水系的分水岭，峰峦连绵，溶洞密布，第四系黄色亚粘土层覆盖。而在东南部，从刘家包村到熊母村一线，高台原缓降至猪耳河和伍家河，丘峰相连，洼地、沼泽与溶洞交错，海拔较低的区域有竹园村的谷地地带。
溶丘垄脊槽地分布在业州镇以东，呈垄脊状排列，由丘峦组成，从凉风垭至槐树坦等地，海拔从1300米逐渐降至800米，此带岩溶特征明显，有溶丘洼地和落水洞等。峰丛槽谷主要集中在火龙中至龙潭坪等地，特征为峰丛与槽谷共生，槽谷长达2至10千米，底部由第四系灰黄色亚粘土覆盖，是县内农田的重要组成部分，洼地和峰丛相连，底部多呈碟状或锅底状。
岩溶峡谷主要分布在景阳河等河流的石灰岩谷，呈V型或∪型，深度普遍超过150米，其中野三河峡谷长达32.5千米，是最长的峡谷。岩溶洼地则广泛分布在海拔600至2000米的地区，尤其1000至1500米层面最常见，洼地与峰丛伴生，多呈碟状，地下水以垂直排泄为主。
建始县的气候属于亚热带季风湿润型山地气候，季节分明，日照时数随海拔增加呈抛物线变化，太阳辐射量较低。气温方面，1月最冷，7月最热，春季升温快，秋季降温快，山区内存在不同的气候小特征。
降雨量和降水量分布受地理位置和季节影响显著，北部年降水量较高，东部为少雨区，夏季降雨量最多，而山区的无霜期则受地形影响，与平原地区存在差异。相对湿度随海拔和季节变化，海拔越高，相对湿度越高。
建始县位于鄂西南山区北部，跨北纬30°06′至30°54′,东经109°32′至110°12′，东连巴东县，以野三河为界；西接恩施市，以太阳河为界；南邻鹤峰县，以长河、茶寮河为界；北与重庆市巫山县毗连；西北与重庆市奉节、巫山两县接壤。