地质 马关县属华南台块西部的滇桂台向斜构造，位于黔桂地台之南端，处于隆起部位，主要出露地质有寒武系（距今6~5亿年）、奥陶系（距今5~4亿年）、泥盆系（距今4~3亿年）、第三系（距今2500万年）、第四系（距今200万年）、缺失石炭系、二迭系和中生代地层；印支~燕山期花岗岩发育，变质岩分布广泛，构造以北东向断裂和榴皱为主。岩浆岩较为发育，有酸性岩和基性岩两种。
地貌 马关县地处滇东南岩溶高原南部边缘，为石灰岩山地与峡谷相间地貌，在石山起伏较为平缓地区，有高大的石峰林与深沉的溶蚀洼地、溶蚀盆地，无较大坝子，山地和窄型谷地面积约占全县面积的87.7%，丘陵盆地占12.3%，县境大致可分为中切割低山峡谷区、中山缓坡区、中山温凉山区、岩溶山区、丘陵盆地区5种地貌单元。马关县境内河流属红河流域泸江水系。共有大小河流42条，主要有盘龙河、那么果河、响水河、小白河、南浦河、南北河、南江河、大南溪河等。
气候 马关县位于云南省低纬高原东南前沿，属亚热带东部型季风气候。由于地形复杂多样，对光、温、水三大气象要素起着再分配的作用因而气候的垂直差异大于水平差异：低坝河谷炎热，半山浅丘温暖，高山寒凉，其特点是：冬无严寒，夏无酷热，无冬无夏，春秋相连；干冷同季，雨热同步，干湿季分明；“一山分四季，十里不同天”的立体气候明显；气候灾害以春旱为主，低温、洪涝、冰雹次之。
海拔在123~ 2579米之间，历年平均气温16.9℃，总积温6169℃，7月最热，平均21.7℃，1月最冷，平均9.7℃，年温差12.0℃；历年极端最高气温32.3℃（1971年7月23日），极端最低气温一4℃（1975年12月23日），平均冬温10.6℃；春温18.2℃；夏温21.5℃；秋温17℃。
县境地处南海高压东南气流和孟加拉湾低压西南气流的十字路口，两支气流的早迟决定着雨季的早晚，两支气流的先后决定着春夏的旱象。降雨年内分配不均，在冬季风来临的11月至次年4月，各地降雨量只有年雨量的19%，而夏季风的5~10月占81%左右。在雨季各个月中的降水也有差异，雨量最少是12、1、2三个月，各占年雨量的2%；最多是7月，占年雨20%。雨季开始平均日期5月15日，结束平均日期是10月22日。
历年平均相对湿度都大于或等于80%以上，年均蒸发量1414毫米，与年降雨量基本持平，全县湿度可分为五个类型：即12、1、2、3四个月为干旱，4月为半干旱，5、6、9三个月为湿润，10、11两月为半湿润，7、8两月为潮湿。
马关县地处北回归线南侧，太阳高度角比昆明大2度，能获直射的机会多，又属低纬高原南端，空气清新，紫外线多，光照强，光质好。全年日照时数1803.5小时，占可照时数的41%；年内各月分配均匀，并大于120小时。 全年太阳辐射总量为122.6千卡/平方厘米，一年中分配较均，最强是5月，为13.7千卡/平方厘米；最弱是12月，为7.6千卡/平方厘米。
县境常年无霜期平均为327天；350天以上无霜年分占三分之一。
全年多为西南风。随季节变化风向也有改变，冬春两季多为西南风，约占83%；夏秋两季多为东南风，约占6.796。风速也随季节变化，冬、春平均风速分别为2.0米/秒和2.4米/秒，夏秋平均风速分别为1.6米/秒和1.7米/秒；3月和4月是全年风速最大月，为2.4米/秒，8月是全年风速最小月，为1.4米/秒，全年平均风速为1.9米/秒。
山脉 属云岭山脉六诏山系，来自红河州蒙自县的菊花山，经文山县西南进入县境，因受大、小河流长期切割，形成走向不同的五条主要山脉：
一条从县境西北边缘的马鹿塘起，向南延伸，抵南溪河，整条山脉有海拔1700米以上山峰22座；
一条由浪桥乡八围树村公所与大栗树乡的那衣龙村公所交界处的大黑篝经八寨镇的老尖山、犁铮山向东直抵清水河。整条山脉有海拔1700米以上的山峰29座；
一条由浪桥乡老马店村公所新发寨后山起，整条山脉长约41公里，横贯县境北部缘边，多为裸露岩溶石山，有海拔1700米以上的山峰11座；
一条由大栗树乡大保者村公所南面的松子坡起，向东抵南山河。主脉全长24公里，山脉有海拔1700米以上的山峰4座；
一条由坡脚乡的大汛坡起，向东绵延，直抵黑河，整条山脉有海拔1700米以上的山峰34座；
除5条主要山脉外，西北边缘与文山、屏边两县交界的浪桥 乡境内尚有孤独群山，称阳文山。约20个山头，最高点海拔1885米。
水系 属红河流域泸江水系。地表水主要是天然河道、水库、坝塘；共有水面9223商，占全县面积的0.16%，其中静水面积2945.5亩〔包括中型水库1件，小（I）型水库2件，小（E ）型水库12件〕，占水面面积31.9%；动水面积6277.5亩（包括县境内较大的10条天然河段，总长237.9公里），占水面面积68.1%。地下水主要是龙潭泉水。
境内有大、小河流42条，其中主要的有8条，总长1468.8公里，年径流量为185802万立方米，河网密度平均每平方公里0.55公里。盘龙河、那么果河为过境河；响水河、小白河、南浦河、大南溪河、南北河、南江河、大保者河、咪湖河为内流河。县境东北部水流大部汇入盘龙河，西部和西北部水流多汇入那么果河，中部和南部水流又多汇入响水河。
地下水年总径流量为63570万立方米，占河川径流量的26.02%，其中落却河流域地下水径流较大，其次是大南溪河、大保者河的地下暗河都有较丰富的岩溶水，但动态变化大，以垂直向补给为主，侧向次之，难于利用，南部和西部地区的地下水以裂隙水为主，埋藏浅，水力坡度大，畅排，呈垂直向补给，转 化不明显，有"山高水高"的特点，便于利用。全县龙潭、泉水共577处。
土壤 主要有砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤、黄棕壤、棕壤、暗棕壤、石灰岩土、水稻土共9个土类、14 个亚类、24个土属、27个土种。其中砖红壤和赤红壤共8个土属，多分布在海拔 123 ~1000 米 地区。土体疏松，土层厚，有机磷含量低，粮食作物一年三熟，利于发展热带经济林术；红壤和黄壤共11个土属 11个土种，多分布在海拔1000~ 2020米地区。土体疏松，土层厚，结构多为粒状和小块状，酸 性强，作物一年二熟，利于发展林、粮、药、果等多种作物；黄棕壤、棕壤、暗棕 壤共4个土属，多分布在海拔 1800~ 2579 米 地区，全为自然土壤。石灰岩土属非地带性土壤，共2个亚类、2个土属、2个土种，多分布在山车、坡脚等石灰岩 岩溶地区。土层较浅，质地疏松，结构良好，但保水力差；水稻土有3个亚类、4个土属、7个土种，亦属非地带性土壤，全县均有分布。
植被 在全县土地面积中，人工植被占23.1%，村庄、道路、水域等占19.06%，天然植被占57.84%。
在海拔1000米以下的炎热潮湿河谷区主要生长热带雨林、南亚热带季风常绿阔叶林和橡胶、咖啡等亚热带人工经济林木：海拔1000~巴00米间的温热湿润中山丘陵区，主要生长亚热带常绿阔叶林、针阔混交林以及油桐、油茶、茶、木漆等人工林：海拔臼00米以上的温凉潮湿高山区多为杂术林和原始森林。在各海拔区林下均伴生各种藤、族、薛苔、地衣、杂草等多种植被层。
全县草场有效面积为111万余亩，可利用面积占99.23%-300亩以上的草场有69块，上万亩连片草场3块，零星草场分布全县。草场间杂有灌木林，牧草种类繁多，具有较完整的植被生态。
