武鄉縣位于山西省東南部,長治市最北端,東鄰黎城縣、左權縣,西界祁縣、平遙縣,北與榆社縣毗鄰,南與沁縣、襄垣縣接壤。
疆界線總長為287公里,縣境東西長150公里,南北最窄地帶為10公里,總面積為1610平方公里。
武鄉縣綿亙于太行、太岳兩山之間,地勢呈東西高,中間低,狀若如意。縣境東部地區海拔大部分在1400米以上,最高峰花兒垴達2008米。西部地區海拔在1300米左右,最高峰紫金山海拔1809米。北部和南部的大部分山嶺多在1000-1300米之間。中部地勢比較平緩,最低處監漳灘至西川一帶海拔800米。全縣可分為石質山區,黃土丘陵區和較平川區三個不同的地形區域。
武鄉縣屬溫帶大陸性氣候,一年四季分明,冬夏長,春秋短,季風強盛。冬季寒冷少雪,春季干燥多風,夏季炎熱多雨,秋季溫和涼爽,年平均無霜期在150天左右。境內各地的地形、地勢差異較大,年降雨量分布亦明顯不均,西部地區降水偏多,東部偏少。分水嶺、故城、涌泉一帶年降雨量在580—600mm,洪水、窯灣、韓北一帶降雨量在540—580mm。