1. Địa hình, địa mạo:
Là huyện có địa hình hiểm trở, nhiều núi cao bao bọc tạo nên những thung lũng nhỏ và hẹp trọng địa bàn các giới kiến tạo, đới nâng Pù Huống, phức nếp lõm sông Hiếu nên địa hình có nhiều lượn sóng theo hướng từ Tây Bắc xuống Đông Nam. Các khe suối đổ về sông Hiếu, sông Hiếu nằm giữa chạy từ Tây sang Đông tạo thành những hình lòng máng. Địa hình có thể phân ra như sau:
- Dạng địa hình thung lũng bằng phân bố rải rác các bãi bồi dọc theo tuyến các con sông và một số khe suối, diện tích chiếm khoảng 1% diện tích tự nhiện của huyện.
- Dạng địa hình đồi: Diện tích khoảng 25% diện tích tự nhiên toàn huyện, phân bố chủ yếu dọc theo quốc lộ 48 và nằm ở triền núi. Phần lớn là dạng đồi lượn sóng có độ cao 170m - 200m.
- Dạng địa hình núi chiếm khoảng 74% diện tích tựu nhiên toàn huyện, trong đó khoảng 57% là núi thấp từ 170m - 1000m, còn lại là núi cao trên 1000m.
Nhìn chung, địa hình Quỳ Châu chủ yếu là núi cao, độ dốc tương đối lớn. Các dòng sông hẹp và dốc gây khó khăn cho việc phát triển vận tải đường sông và hạn chế khả năng điều hòa nguồn nước mặt trong các mùa phục vụ cho canh tác nông nghiệp. Tuy nhiên, hệ thống sông ngòi có độ dốc lớn, vơi nhiều thác nhỏ là tiềm năng rất lớn cần được khai thác để phát triển thủy điện. Dựa vào đặc điểm địa hình, Quỳ Châu được chia thành 4 vùng tiểu sinh thái:
+ Vùng trên: Gồm các xã Châu Bính, Châu Tiến, Châu Thuận, Châu Thắng.
+ Vùng giữa: Gồm các xã Châu Hạnh và Thị trân Tân Lạc.
+ Vùng dưới: Gồm các xã Châu Bình, Châu Hội, Châu Nga.
+ Vùng trong: Gồm các xã Châu Phong, Châu Hoàn, Diên Lãm.
2. Khí hậu:
Khí hậu Quỳ Châu mang đặc điểm chung là nhiệt đới ẩm gió mùa, có mùa nắng nóng, mùa lạnh và ẩm.
- Chế độ nhiệt: Các yếu tố khí hậu trung bình hàng năm cho thấy: Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng trong năm khá cao. Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ không khí trung bình là 21 - 230C, nhiệt độ cao nhất 41C, nhiệt độ thấp nhất là 5C. Tổng số giờ nắng 581,5 giờ, tổng tích ôn 3.586,50C. Từ tháng 5 đến tháng 10, nhiệt độ trung bình là 26,60C, nhiệt độ cao nhất 41,30C, thấp nhất 10,60C. Tổng số giờ nắng 1.002,6 giờ, tổng tích ôn 4.902,590C.
- Chế độ mưa: Lượng mưa bình quân hàng năm dao động từ 800 - 1000mm/năm, chia thành hai mùa rõ rệt:
+ Mùa khô: Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa 212,7mm chỉ chiếm 12 - 15% lượng mưa cả năm.
+ Mùa mưa: Từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa 1.453,8mm chiếm 85 - 90% lượng mưa cả năm, tháng có mưa nhiều nhất là tháng 8 - 9, lượng mưa từ 220 - 540mm/tháng, mùa này thường kèm theo gió bão.
- Độ ẩm không khí: Độ ẩm không khí có sự chênh lệch giữa các tiểu vùng theo mùa. Độ ẩm không khí trung bình năm giao động từ 85 - 90%. Chênh lệch độ ẩm trung bình tháng ẩm nhất, tháng cao nhất không cao từ 2-5%, vùng có độ ẩm cao nhất là phái Bắc, vùng có độ ẩm thấp nhất là vùng núi phái Tây. Lượng bốc hơi bình quân hàng năm từ 300 - 400mm.
- Chế độ gió: Nằm trong vùng chịu ảnh hưởng một phần gió Tây Nam từ tháng tư đến tháng 8, gây khô nóng một số vùng trong huyện. Là huyện có tốc độ gió thấp nhất so với các huyện trong tỉnh, ít bị ảnh hưởng của bão mà chỉ có lốc xoáy cục bộ.
3. Thủy văn và nguồn nước:
Quỳ Châu có mạng lưới sông suối với mật độ 5-7km/km2. Các sông suối lớn nhỏ đều có nguồn nước dồi dào, thế năng lớn, đáp ứng nhu cầu nước cho sản xuất và dân sinh. Hai con sông chính chảy qua huyện đó là sông Hiếu và sông Hạt. Ngoài ra còn có hàng chục con sông nhỏ, khe suối trong mạng lưới nhánh của sông Hiếu như Nậm Cướm, Nậm Can, Nậm Chai … tạo thành hệ thống cấp nước tự nhiên cho sản xuất và sinh hoạt dân cư.
Quỳ Châu có lượng mưa hàng năm khá lớn khoảng 1,7 tỷ m3. Tuy nhiên lượng mưa phân bố không đều trong năm, đồng thời mưa lơn tập trung cùng với địa hình dốc, thảm thực vật che phủ bị giảm nên thường gây lũ lụt, khả năng điều tiết nước bị hạn chế nên một số vùng có thời gian còn thiếu nước sinh hoạt, khô hạn. Nhìn chung Quỳ Châu có nguồn nước mặt khá lớn, đảm bảo khả năng khai thác cân đối theo yêu cầu sản xuất và đời sống. Hiện tượng ngập lụt hàng năm chỉ có thể hạn chế khắc phục được bằng các biện pháp thủy lợi, bảo vệ khoanh nuôi và trồng rừng.
(Nguồn: Báo cáo tổng hợp quy hoạch tổng thể phát triển KT-XH huyện Quỳ Châu - tỉnh Nghệ An đến năm 2010)