徽縣裸露巖石有變質巖、沉積巖、巖漿巖三大類。帶的走向總的趨勢呈東西向擺布。南部以屬沉積巖的石灰巖為主，中部以風成黃土為主，北部以屬巖漿巖(侵入巖)的花崗巖為主。由于石炭紀海侵，三迭紀的印支造山運動，白堊紀的燕山等幾次造山，整體發生斷裂，上盤下移，局部擠壓，形成部分碎硝巖體。

徽縣地處秦嶺山脈中的一個狹長下凹盆地--徽成盆地，地形總的趨勢是南北山區地勢高、像盆緣，東西部、中部丘陵地勢低、像盆底，海拔704-2504米，平均海拔1371米。經多次造山運動，形成明顯的三個地質單元。南部為加里東海西熠皺帶;中部為新凹陷帶;北部為海西印支熠皺帶。徽縣地貌的形成經過多次運動出現了三個明顯較大的地貌構造單元。

南部:地形地貌復雜、峰巒疊嶂、峽谷幽深，溝壑縱橫、河流發育、河谷深切、多為"V"形河谷，屬南秦嶺深切割地貌。

中部:為丘陵地貌，位于徽成盆地的中間地段，丘陵與丘陵之間，有屬于流水地貌的沖積泥流溝，槽泥流堆積堆，泥流堤埂等五級微地貌。

北部:巖層傾向較小，坡面平緩，斷層兩側相對高差較小，河谷淺切，山間開闊，河床較平，屬北秦嶺熠皺中切割中山地貌。

徽縣屬于北亞熱帶向暖溫帶過渡性的大陸季風氣候，年平均降水量745.8毫米，蒸發量1178毫米，多年平均氣溫11.36度，最高氣溫38.3度，最低氣溫零下15度，平均日照度1126.4小時，日照率39%，無霜期174天，全年輻射量(光能)102.8千卡/平方厘米。

徽縣系嘉陵江上游，全縣有大小河流645條，全長2261公里，河流密度0.83。境內嘉陵江干流長40.2公里;一級支流21條，長317.9公里;二級支流177條，長792.3公里;三級支流279條，長758.2公里;四級支流136條，長298.6公里;五級支流29條，長51.7公里;其它兩條長2.3公里。100平方公里以上河流有嘉陵江、永寧河、洛河、西河、麻沿河、東溝河等，稱為"一江五河"。