建水县位于云南省南部、红河中游北岸、滇东高原南缘，面积3789平方公里。地势南高北低，北由西微波东倾斜。南部高山为红河与南盘江的分水岭。分水岭以南为红河大峡谷地带，河流切割深，相对高差大，山形嵯峨，气势磅礴。县境中部横陈着建水坝子（山间小盆地）和面旬坝子，泸江河贯流其间。西北部有曲江坝子，东北部为山地和南盘江谷地。
北回归线横穿县境南部，属南亚热带季风气候，无霜期长，光照和热量条件好，但哀牢山和县境南部高山阻挡来自印度洋的暖湿气流，中部和北部却因此雨量偏少。因县境呈立体地形，气象的垂直变异突出，"一山分四季，十里不同天"，南部边缘为热带稀树干草原气候，坝区为亚热带气候，山区则为温凉气候。由于地形和气候上的这种"三台阶"式特点，境内生物资源丰富，适宜种植的温、热、亚热带经济作物和瓜蔬果品种类繁多，四时不断。较驰名的水果有大白桔（被评为云南优质水果）、旷野红桃、酸甜石榴等。象牙菜（俗称草芽）为特有的水生蔬菜。
在地质构造上处在云南山字形构造的前弧地带，成矿良好，锰、铁、铜、铅锌（含钼、钒、镉、锑、银）、钛等矿藏丰富，锰矿储量居全省第二位，铅锌金属储量占全省第四位，是国内主要的放电锰产地之一。