东平县位于山东省泰安市西南部，地处东经116°3′-116°40′，北纬35°46’ -36°10′之间, 北与平阴县接壤，东与肥城市为邻,南及西南面与汶上县、梁山县相连,西隔黄河与东阿县、阳谷县及河南省台前县相望。县境南北纵距45公里，东西横距56公里，总面积1343平方公里。
县境内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。最高点为梯门镇歪老婆顶，海拔451米。最低点在新湖镇轩场附近，海拔36.7米。大清河北部及县境西北部属低山丘陵，大清河以南及东平湖西部、南部为平原涝洼。地表面积中，山地丘陵、平原、涝洼三分天下，大体各占三分之一。
境内土壤按分布范围可分为两大土区。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、黄土母质褐土、坡洪积褐土、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、褐土化潮土、潮土和湿潮土。
县内山脉呈三列平行分布：第一列在西北部，从荆山向东南延伸至凤凰山、水牛山；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，至狼尾山、双象山、五岳山、韩山等30余座低山相连。另在东平湖西岸、西北岸分布有零星山头，主要山峰有腊山、司里山、六工山等。
东平县境内有22条河流，主要有黄河、大汶河、小汶河、大清河、小清河、汇河等，全县河流总水面3527.6公顷，折合35.28平方公里，占全县总面积2.6%。大汶河，自接山镇鄣城以东进入县境，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33.7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（其中一级湖209平方公里，二级湖418平方公里），常年水面124平方公里。1958年建成东平湖水库，设计蓄水高程44.5米，容水量40亿立方米，为滞蓄黄河洪水的大型水库，也是国家南水北调东线工程和山东省西水东调工程枢纽。
东平属温带季风型大陆性气候，春季干燥多风，夏季严热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷少雪，具有四季分明的特点。平均气温13.3℃，极端最低气温-18℃。年平均降雨量640.5毫米。春季干旱，夏季雨量集中。日照充足，年平均日照时数2474.2小时。无霜期年平均201天。20世纪80年代以后，受全球气候变暖，生态环境变化的影响，年平均气温略有提高，少雨、干旱频频发生。
东平自然条件优越，地美物丰。境内的东平湖是山东省第二大淡水湖。属浅水富养型湖泊，湖内盛产甲鱼、河蟹、青虾、菱、芡、蒲、苇等多种水产品。境内已探明的矿产资源有金、铁、煤、大理石、紫砂页岩、石英、云母等。铁矿探明储量约8亿吨,占全省铁矿资源的22%，具有品位低、磁铁矿矿物颗粒细、含硅酸铁较高的特点，宜于规模开采。煤，探明戴庙井田一处，资源储量1.72亿吨，其中煤9980.7万吨，天然焦炭7195万吨，而且埋藏浅、煤层厚、煤质优，具有较高的开发价值。石灰岩储量319亿吨；建筑用砂1.7亿方;紫砂页岩6000万吨；木鱼石60万立方米；在州城街道东北600米处和银山镇西腊山村，发现优质矿泉水产地2处。