蔚县位于河北省西北部，县境东西74.55公里，南北71.25公里，地处三山（恒山、太行山、燕山）交汇处，属冀西北山间盆地，恒山余脉由晋入蔚，壶流河横贯西东，形成了明显的南部深山、中部河川、北部丘陵三个自然生态区域，海拔介于835米-2882米之间。南部深山区面积1114平方公里，是全县的生态屏障，其中小五台山是国家级自然保护区，东台海拔2882米，为河北第一峰。中部河川区面积988平方公里，地势平坦，土地肥沃，水源充沛，有京西著名的“米粮川”之誉。北部浅山及四周丘陵区面积1118平方公里，坡度平缓，地域开阔，宜于发展林果业和种植业。
蔚县属温带大陆性季风气候，县城年平均气温6.5℃，比首都北京低6℃左右，比张家口市区低2℃左右无霜期152天；全县年降水量400毫米，年平均日照2894小时，光照充足，昼夜温差大，有利于作物碳水化合物的形成和干物质积累，因此蔚县粮油作物籽粒饱满，薯类淀粉含量高，瓜果含糖量高（木瓜杏含糖量达13.1%），品质好。雨热同季，夏季短暂，相对湿度与其他城市比较相对小，空气质量二级以上天数保持在230天以上，是避暑避霾的好地方。地形复杂，气候多样。由于地域（南北跨度0.63个纬距）和地势（拔海高度差2052米）差大，最热处和最冷处年平均气温差8度（北京和南京跨度8个纬距，年平均气温仅差3.8度）。因此蔚县同一季节冷暖相差也会很大，尤其夏季南部山区非常凉爽宜人。
蔚县位于冀西北山间盆地南部，属永定河流域，水资源充足。县境内有壶流河、定安河和清水河三条常年河流和中型水库一座，在地质构造上是一个地堑式盆地，四周为不透水的古老地层，南山东西长近百公里，植被繁茂，草木覆盖率高。由于盆地内四周山地的补给和盆地内接受大气降水补给，地下水资源较丰富，径流畅通。蔚县水资源总量为1.98亿m3。地表水资源量1.47 m3亿，可利用量1.1亿m3。地下水资源量1.08亿m3，可开采量为0.82亿m3。全县平均每年工农业生产用水约1亿m3，目前尚有近1亿m3的水资源利用空间。位于县境西部的壶流河水库属中型水库，库容8700万立方米，控制流域面积1717平方公里。
