松桃苗族自治县是全国最早成立的三个苗族自治县之一，也是一个革命老区县。位于贵州省东北边缘，处在黔、湘、渝两省一市结合部。东北与湖南省的凤凰、花垣两县相连，西与重庆市的秀山土家族苗族自治县交界，南面是本省山水秀丽的铜仁市，古有“地接川楚，位遏三湘，实黔东门户”之称。全境平面图形似马鞍，东西76公里，南北74公里，总面积3400平方公里。地理位置处于东经108°35′42″—109°23′30″，北纬27°49′40″—28°30′20″，为云贵高原东部斜坡向湘西丘陵过渡的中间地段，境内海拔高度不一，最低点为牛郎镇贵阳溪出水口，海拔285米；最高点是梵净山老金顶，海拔2493.8米，全县平均海拔650米。县境西南部是梵净山，东部是腊尔山，武陵山脉延伸到梵净山形成主峰，全县的山脉水系多数顺应梵净山岭脉北东25度走向延伸。境内有五条明显岭脉：西南部梵净山的白云寺山脉，沿着梵净山主峰向北倾斜，是沅江与乌江的分水岭；普觉、孟溪两镇之间的红树岭，与横贯县境东部的八十坡、七星坡，是沅江水系松江河与铜仁锦江河的分水岭；位于永安乡、石梁乡和甘龙镇之间的马脑山与围罗山，为乌江水系甘龙河与印江河的分水岭；冷水溪乡的椅子山和总岭，为松江河与秀山河的分水岭；东部盘石镇、长坪乡与盘信镇之间的腊尔山、来龙坡，是锦江水系的官舟河、河界营河与湖南省花垣、凤凰两县河流的分水岭。这些山脉逶迤盘亘，组成中山、中低山、低山丘陵、河谷与坝地的诸种地貌。按地貌分布和组合关系，全县可分“东部丘陵状中低山区、中部丘陵河谷区、北部低山沟谷区、南部低山沟谷区、西部中山峡谷区”等五个区域。

    松桃地貌类型多样，组合形式复杂。在组成物质上，有的是灰岩、砂页岩，也有的是河流沉积或两者相结合。砂页岩类岩层分布面积200余万亩，厚度达2630多公尺；碳酸盐类岩层分布面积219.37万亩，厚度达2400多公尺。呈穿插分布，性质各有所异。这种构造、侵蚀、溶蚀、堆积互相交错排列的地貌形态，为农业生产全面发展提供了有利条件，亦形成千姿百态、奇形怪状、璀璨夺目、雄伟壮观的溶洞景观群。

    县内河流均属长江流域，分属沅江水系和乌江水系。属沅江水系的有松江河和锦江支流的河界营河；属乌江水系的有甘龙河。全县大小河流共148条，其中流域面积大于20平方公里的有37条，河道总长744.9公里，总流域面积2200平方公里；河网密度为每平方公里面积内有0.26公里。这些河流大部分发源于梵净山东北麓，呈扇形状流向县境的东、南、北三个方向，分别注入湖南酉水、铜仁锦江河和黔东北的乌江。松江河、河界营河和寨英河，过去都曾通行船舶，50吨的大木船畅通无阻，是新中国成立前松桃与外界经济联系的主要通道，松桃的木材、桐油、花生、柑桔、药材等大棕土特产，多经水路运销铜仁、常德、武汉等地，同时运回松桃人民所需的花纱、食盐和布匹等。松江河长121.7公里，流域面积1544平方公里，发源于梵净山东北麓三阳溪的马泉。主要支流有平南河、平头司河和响水洞河。松桃水能理论蕴藏量为13.6019万千瓦，可开发量为3.9367万千瓦，占理论蕴藏量的28.94%。

    松桃处于中亚热带湿润季风气候区。冬冷夏热，春温秋爽，四季分明，气候宜人，雨量充沛，热量丰富。全年平均气温16.5℃，最热的7月份日均27.3℃，最冷的一月份日均气温4.3℃。全年总积温5800℃，年活动积温为5138.9℃，无霜期293天。年降水量1378.3毫米，平均年雨日为183天，年平均日照数为1228小时。