恒合土家族乡地处齐岳山脉南蔍,地势东高西低;地形以丘陵为主,沟壑众多;主要山脉有大凉山脉、鹿鸣垭山脉,境内最高峰位于鹿鸣垭,海拔1480米;最低点位于里坪村打儿洞,海拔580米。
恒合土家族乡属亚热带季风湿润气候;1月平均气温15℃,极端最低气温-5℃(2010年1月15日);7月平均气温25℃,极端最高气温30℃(2011年7月22日);最低月均气温3℃(2011年1月);平均气温年较差5℃,最大日较差10℃(2011年1月15日);生长期年平均289天,无霜期年平均298天,最长达305天,最短为280天;年平均日照时数1415小时;0℃以上持续期325天(一般为12月20日—次年2月10日);年平均降水量1250毫米,年平均降雨日数为75天,最多达105天(1982年),最少为63天(2005年);最大雨量1458毫米(1982年),最少雨量1012毫米(2005年),降雨集中在每年6—9月,7月最多。
恒合土家族乡境内河道属长江流域泗步河流域,流域面积68.3平方千米;境内最大的河流为大河沟,从湖北省利川市谋道镇大仗村流经境内箱子村、石坪村、里坪村,境内河道长25.0千米,流域面积45.3平方千米,年均径流量10.3立方米/秒。
恒合土家族乡主要自然灾害有雪灾、冰雹、旱涝、风灾、低温、霜冻等;雪灾平均五年两遇,严重的一次发生在2009年3月17日,降雪时间2天,积雪最深达1米,恒合土家族乡受灾,倒塌房屋6户15间。
恒合土家族乡境内自然资源有森林资源,其中原始森林2万亩;在五星村、凤安社区方圆10千米范围内发现了距今1.5亿年前的硅化木群。