境域 东靠肥城市，南和西南毗邻济宁市汶上县、梁山县，西濒黄河与河南省台前县相望，北与济南市平阴县接壤。地理坐标为北纬35°46′～36°10′，东经116°02′～116°39′。最大纵距44公里，最大横距55.5公里，总面积1340平方公里。
地形 属鲁西南平原东北低槽和鲁中山区的西南边缘丘陵。地势北高南低，东高西低。最高海拔451米，最低海拔36.7米。大清河以北及县境西北部属低山丘陵，大清河以南及东平老湖西、南部为平原涝洼。山地丘陵、平原、涝洼面积大体各占三分之一。
山脉 有大小山头218座。北部山区属泰山山脉平阿山区的南支。山丘走向由北向南延伸，其坐落基本呈三列平行状：第一列在西北部，从荆山向东南延伸至凤凰山、水牛山，以望山为前沿；第二列在中部，从九顶凤凰山向南延伸，与白佛山对接成列；第三列在东部，北从鱼鳞山向南延伸，与狼尾山、双象山、五岳山、韩山等30余座低山相连，以龙山为前沿。三列平行山列之间，分布有山前倾斜平地，另在东平湖西北岸分布有零星山头。主要山峰有歪老婆顶、水牛山、腊山、龙山和白佛山，以歪老婆顶最高（451米）。腊山岱姿、龙山胜景、幽谷佛窟，皆为东平县主要名胜景观。
土壤 按分布范围分为两大土区。大清河以北为褐土区，大清河以南为潮土区。褐土区分褐土性土、坡洪积褐土、洪积潮褐土和洪冲积潮褐土等6个土属。潮土区，由东至西，随着地势缓降，依次分布为石灰性河潮土、褐土和湿潮土。该县植被耕种悠久，但大面积自然土壤和原生自然植被已消失，残存的自然土壤多系草本植物。按土壤生态环境条件，可分4个植被类型，即旱生植被、广适性植被、潮土植被、水生及湿生植被。
河流 主要河湖有大汶河、大清河、汇河、东平湖、稻屯洼及中小河道15条。大汶河，自鄣城以东进入县境，至戴村坝入大清河，河段长12公里。大清河，为县内东西横穿的最大一条排洪河道，由戴村坝西下至马口入东平湖，河段长37.7公里，平均宽1公里。东平湖，由宋代梁山泊演变而来，位于县境西部，总面积627平方公里，总库容40亿立方米，是滞蓄黄河洪水的大型水库。
气候 属暖温带大陆性季风气候，四季分明。年均气温14.3℃，极端最高气温40.5℃（2002年7月15日），极端最低气温-14.5℃（1993年1月16日）。年均降水量640.5毫米，7月份最多平均190.2毫米，1月份最少，为5.4毫米。降雪量年均14.7毫米，占全年降水量的2.3%。霜冻，历年平均有霜期166天，结冰期153天。
自然资源 土地总面积13.4万公顷。其中低山丘陵4.25万公顷，占3.6%，宜发展林（果）牧业；平原4.28万公顷，占31.1%，是粮食瓜菜的主要产地；滨湖洼地4.9万公顷，占38.3%，可发展水生经济植物和淡水养殖。可利用的地上水、地下水及部分过境水，总计2.44亿立方米，国民经济各部门需水总量1.77亿立方米；平水年余4728.73万立方米；偏枯年缺3942.77立方米。总算缺20.6%，属缺水地区。已探明和开采利用的矿藏有铁、沙子、石灰石、石英、云母、砂页岩、黑玛瑙、花岗岩、白云岩、木鱼石、大理石、煤等。境域西部的东平湖，是山东省第二大淡水湖，风景宜人，山水秀丽。