美姑地处青藏高原东南部的横断山脉与四川盆地西南边缘交会处，境内山峦起伏，河流纵横。大风顶、黄茅埂、连渣果峨、阿米特洛、瓦侯能和等大山分别位于县境的东部、西部和北部，地势由东北向西南倾斜。东北部最高海拔4042米，东南部最低海拔640米。境内属低纬度高原性气候，立体气候明显，四季分明，年均气温11.4℃。常年日照充足，年日照1790.7小时。雨量充沛，年均降水量814.6毫米，但降水量北部多南部少，分布不均。冬季长达135天，年均霜期125天。

　　县境内地层除第三系、石炭系缺失和震旦系未出露外，其余均有出露。出露面积最广的是中生界的三迭系、侏罗系。地下矿藏种类较多，已初步勘探和开发利用的主要有玄武岩、铁矿、煤、铜矿、石灰石、石膏、硫矿、铝矾土、水晶石等。土壤有17个土类，以黄棕壤、暗棕壤、紫色土、草甸土为主。

　　美姑县有得天独厚的水利资源。全县有大小河流和溪沟159条，总长287公里。东北部的瓦侯河流人马边河，归属岷江水系，河流全长45公里；美姑河（含下游溜筒河）由北向南出境流入金沙江，境内干流总长142.5公里。全县河流年径流量29亿立方米，水能理论蕴藏量85.45万千瓦，可开发量57.82万千瓦。美姑河流域地质地形条件最好，上游是兴建龙头水库的最佳河段，下游有集中的自然落差，尔其乡境至柳洪乡境13公里河段比降高达30.5‰，水能资源集中程度为全河之冠，发展水电前景广阔。美姑的林木资源十分丰富。1990年林地面积为109.15万公顷，占土地总面积的39.96％；森林面积3.94万公顷，活立木蓄积量达641.41万立方米。仅天然乔木树种就有150余种，50个科65属。用材树种主要有杉、松、杨、桦、桤木等。此外，还有珍稀孑遗植物珙桐、银杏、连香树、红豆杉等30余种，野生药材天麻、贝母、虫草等103种。

　　 美姑境内还有种类繁多的野生动物资源，野生动物有187种，分属62个科。属国家一级保护动物的有大熊猫等5种，二级保护动物有猕猴、小熊猫、白腹锦鸡等27种。现在成都动物园被誉为“英雄母亲”的大熊猫“美美”，就是从大风顶自然保扩区送出去的。

　　位于县境东北部的大风顶自然保护区，由于其特殊的自然环境，成为第三纪或更古老的生物“避难所”，是一座保存完好的大自然博物馆，科研工作者称其为“很有价值的生物基因库”，被誉为一颗“绿色明珠”。