彭水全境地势西北高而东南低，为构造剥蚀的中、低山地形。地貌类型复杂，“两山夹一槽”是彭水地貌的主要特征。地形地貌受北北东向构造控制，主要山脉呈北北东向延伸，成层现象明显，谷地、坡麓、岩溶洼地及小型山间盆地相间，逆顺地貌并存。各类地貌中丘陵河谷区占13.39%,低山区占52.88%，中山区占34.03%。

彭水的地质构造属新华构造体系，位于鄂黔武隆起带向四川中台坳下降的斜坡上。晚侏罗系至晚白垩世间的燕山旋回的宁镇运动，以水平挤压为主，形成老厂坪背斜、普子向斜、郁山背斜、桑柘坪向斜、筲箕滩背斜等规模巨大的北北东向褶皱及筲箕滩、七梁子冲断层等伴生断裂。第三纪开始的喜马拉雅运动中，使县境普遍间歇性而又不均衡地抬升，造成郁山一马武（石柱县境）及太原、棣棠、三岔溪、诸佛、桐楼、大园、龙塘、弹子岍正断层和火石垭、龙洋、大垭、石盘逆掩断层以及筲箕滩冲断层等，形成北北东向岭谷相间的原始地貌。出露地层主要有元古界震旦系、古生界寒武系、古生界奥陶系、古生界志留系、古生界泥盆系、古生界二叠系、中生界三叠系、中生界侏罗系及新生界第四系。

彭水属中亚热带温润季风气候区，多年平均气温17.50℃，常年平均降雨量1104.20毫米，年均蒸发量950.40毫米，年均气压978.60百帕毫巴，无霜期311天。总的气候特点是：气候温和，雨量充沛多集中，光照偏少云雾多，春来较早多夜雨，夏季炎热多伏旱，秋季凉爽多绵雨，冬无严寒少霜雪。无霜期长，具有典型的季风气候特征。早春季节，冷空气活动频繁，常有局部大风、冰雹；初夏常有连阴雨；盛夏多伏旱，常有酷暑；秋季多绵雨；冬季少雪无严寒，日平均气温都在0℃以上。

彭水气候的另一特点是，立体差异大：海拔每升高100米，平均气温便递减0.46－0.55℃；年积温约下降200℃左右。年无霜期由沿江河谷的312天，递减到中山区的235天。年日照时数，低中山区受山脊和云雾阻挡，要比平坝约少四分之一。