Huyện Sơn Động (Bắc Giang) có địa hình dốc dần từ đông bắc xuống tây nam, độ dốc khá lớn, đặc biệt là các xã nằm ven dãy núi Yên Tử (bình quân trên 250). Độ cao trung bình của huyện là 450m so với mặt nước biển, cao nhất là đỉnh núi Yên Tử (1.068m), thấp nhất là 52m, cá biệt khu vực Ba Khe (Tuấn Đạo) chỉ cao hơn mực nước biển 24m.
Do đặc điểm địa hình, ruộng đất phần lớn bậc thang xen kẽ giữa các triền núi, lớn nhất là cánh đồng Sầy (xã Tuấn Đạo) đã đi vào câu ca: Sông suối trong huyện chiếm 1,53% diện tích tự nhiên (1.292 ha). Trên địa bàn huyện có một sông chính chảy qua, đó là sông Lục Nam còn có tên gọi là Minh Đức. Trên địa phận Sơn Động, sông Lục Nam còn có các tên gọi sông Bè (hay sông An Châu). Sông Lục Nam bắt nguồn từ Đình Lập (Lạng Sơn), chảy vào Sơn Động ở Hữu Sản qua địa phận Sơn Động dài khoảng 40km. Sông Lục Nam hoà cùng núi rừng trùng điệp của vùng đông bắc tạo nên một thắng cảnh hùng vĩ “Một trường giang đẹp nhất Bắc Kỳ”(3). Từ Hữu Sản đến Khe Rỗ (An Lạc), sông chảy theo hướng đông bắc – tây nam, đến Lệ Viễn đổi hướng đông – tây chảy qua Vĩnh An, thị trấn An Châu, An Bá, Yên Định rồi hợp lưu với ba nhánh sông khác, đó là:
Sông Rãng bắt nguồn từ xã Long Sơn chảy qua xã Dương Hưu, một phần xã An Lạc, qua thị trấn An Châu, gặp sông Lục Nam ở xã An Bá. Nhánh sông này dài khoảng 26km.
Sông Cẩm Đàn bắt nguồn từ khu vực xã Phúc Sơn hợp lưu với sông Thảo (huyện Lục Ngạn) ở Đại Sơn rồi chảy qua các xã Phúc Sơn, Đại Sơn, Cẩm Đàn theo hướng bắc – nam. Đến Cẩm Đàn, sông đổi hướng đông – bắc chảy qua xã Yên Định nhập với sông Lục Nam. Nhánh sông này dài khoảng 21km.
Sông Tuấn Đạo gồm hai nhánh: Một nhánh bắt nguồn từ khu vực tây bắc Yên Tử, một nhánh bắt nguồn từ xã Tuấn Đạo nhập vào sông Lục Nam ở Đồng Hả (xã Yên Định). Sông này dài khoảng 15km. Nhìn chung, mật độ sông suối của huyện khá dầy, nhưng phần lớn là đầu nguồn nên lòng sông, suối hẹp, độ dốc lớn, lưu lượng nước hạn chế, đặc biệt về mùa khô.
Sơn Động ở cách biển không xa, nhưng do bị án ngữ bởi dãy núi Yên Tử ở phía nam nên có đặc điểm khí hậu lục địa vùng núi. Hàng năm có bốn mùa xuân, hạ, thu, đông. Mùa xuân và mùa thu là hai mùa chuyển tiếp, khí hậu ôn hoà; mùa hạ nóng, mưa nhiều; mùa đông lạnh, khô hanh, ít mưa. Nhiệt độ trung bình hàng năm là 22,60C, nhiệt độ trung bình cao nhất là 32,90C, nhiệt độ trung bình thấp nhất là 11,60C. Lượng mưa trung bình hàng năm là 1.564mm, thuộc khu vực có lượng mưa trung bình trong vùng. Số ngày mưa trung bình trong năm là 128,5 ngày, những ngày có lượng mưa lớn nhất vào tháng 8, đạt 310,6mm. Do nằm trong khu vực che chắn bởi vòng cung Đông Triều nên huyện Sơn Động ít chịu ảnh hưởng của bão.
