【地貌】全區地勢自西南向東北傾斜，由山地、丘陵、崗地過渡到廣闊的濱湖平原。南有雪峰山余脈的插角、九龍、滄山、古城、盤古諸山延伸，重巒疊嶂。西北有武陵山余脈的太陽、白云等山脈綿亙，山崖峻峭。西、南、北群山起伏，岡巒盤環；東北湖河網結，水陸間錯。中部沅水曲形切割，將區境分為南北兩部。南部俗稱“前河”“前鄉”,枉、滄二水蜿蜒而下，形成若干沖岔與沿河平地。北部俗稱“后河”“后鄉”,澧水繞區東北邊境向東流入洞庭湖，中有漸水、沖柳、馬家吉諸河流淌其間，牛屎、白芷、土硝等湖點綴其內。

全區最高點為插角山(又名插角殿),主峰插花嶺海拔716.2米；沅水兩岸、澧水之西地勢低平，海拔30米左右。全區地勢高差686.2米，比降為1.5%。

【動物資源】區境有野生動物365種。屬國家重點保護的野生動物有24種(其中，列入國家一級保護的野生動物有梅花鹿、白鸛、灰腹角雉、穿山甲、白鶴、大靈貓、鱉7種；列入國家二級保護的野生動物有紅腹角雉、灰鶴、水獺、龜、小靈貓、鸕鶿、鴛鴦、錦雞、長腳秧雞、小青腳鷸、鴉鵑、鳳頭雨燕、藍耳翠鳥、啄木鳥、大鯢等16種)。

屬湖南省重點保護的野生動物有75種。其中，列入一級保護的野生動物有白鸛、白鶴、黃腹角雉、灰腹角雉4種；列入二級保護的野生動物有穿山甲、水獺、大靈貓、小靈貓、果子貍(花面貍)、鴛鴦、鸕鶿、金雞、灰鶴、小青腳鷸、平胸龜(鷹嘴龜)、大鯢(娃娃魚)12種；列入三級保護的野生動物有池鷺、牛背鷺、白鷺、灰雁、野鴨、鴻雁、竹雞、鵪鶉、環頸雉(野雞)、苦惡鳥、小田雞、黑水雞、山斑鳩、華南兔、中華竹鼠、豪豬、豹貓、狐、黃鼬、鼬獾、紅嘴相思鳥、刺猬、蛇、蟾、蛙25種；屬于重點保護的野生動物有大鼠耳蝠、山蝠、豬獾、狗獾、野豬、小鹿、綠翅鴨、綠頭鴨、中華鷓鴣、灰胸竹雞、四聲杜鵑、小杜鵑、普通翠鳥、家燕、八哥、喜鵲、畫眉、烏龜、中華鱉、南草蜥、石龍子、赤鏈蛇、中國水蛇、銀環蛇、眼鏡王蛇、竹葉青蛇、中華蟾蜍、澤蛙、沼蛙、峨眉林蛙、湖南吻鉤、胡子鯰、中華田螺、中華小田螺34種。

【植物資源】區境查明的植物有740余種。其中木本植物396種，隸屬82科、205屬；草本植物316種，隸屬89科、258屬；菌類植物28種。

屬國家重點保護的野生植物有20種。其中列入一級保護的野生植物有銀杏、珙桐、伯樂樹(鐘萼木)、南方紅豆杉、香果樹5種；列入二級保護的野生植物有杜仲、厚樸、花櫚木、紅豆杉、水青樹、鵝掌楸、刺楸、觀光木8種；屬于重點保護的野生植物有樟樹(香樟)、蓮、野菱、喜樹(旱蓮木)、胡黃連、松口蘑(松茸)等7種。

屬湖南省重點保護的野生植物有南方鐵杉、鐵堅油杉、羅漢松、中華獼猴桃、無花獼猴桃、八角蓮、鉤栲、方竹、羅漢竹、黃樟、七葉一枝花、紅花木蓮、芡實、銀鵲樹、青檀、水車前、紫薇17種。重點保護的古樹(指樹齡100年或胸徑100厘米以上的野生樹木)有125株。花巖溪鎮柏葉坪村杉樹坳一株古杉胸圍3米，高23米，樹冠10余平方米，樹齡千余年。這些重點保護的野生植物，大多生長在逆江坪、花巖溪、滄山、太陽山等地。

花巖溪國家森林公園和花巖溪鎮逆江坪境內有266.67公頃原始次生林。

【礦產資源】區內發現的礦產有黃金、金剛石、鋯英石、石煤、石灰巖等。為湖南省重點黃金生產縣(區),金剛石聞名全國。

黃金區境產脈金和沙金，脈金主要分布在黃土店鎮的金霞山、滄浪坪、黃土坡，花巖溪鎮的南宮坪、芭蕉沖、高峰。沙金主要分布在許家橋、黃土店、花巖溪、堯天坪、草坪、謝家鋪6個鄉鎮，探明脈金藏量為20噸。

金剛石、鋯英石主要分布在許家橋、草坪、斗姆湖等鄉鎮。以許家橋鄉的岳王溪至楊公庵為集中產區。國營六○一礦開采24年后閉坑。金剛石尚有藏量42萬克拉，鋯英石藏量1835千克。

石煤又名碳質頁巖，分布在蔡家崗鎮的壇坪，石板灘鎮的拾柴坡、楓樹橋、大溪沖，灌溪鎮的白石、唐橋等地。探明儲量為3.4億噸。固定碳含量12%～22%,最高可達30%。發熱量1500卡/千克～1800卡/千克，高的達3487卡/千克。灰分一般在60%～70%,個別地段V205的含量20%。

石灰巖分布在蔡家崗、雙橋坪、石板灘、灌溪等鄉鎮。藏量30億噸以上。水泥用石灰巖分布在蔡家崗鎮的花園、尹家坪兩村。藏量1.1億噸。

板頁巖有青石板巖和砂板巖兩種。分布在黃土店鎮磨石山、雙橋坪鎮七姑山、蔡家崗鎮龍門洞等地。藏量豐富。

高嶺土分布在謝家鋪鎮的白泥塘和雙橋坪鎮的金雞巖等地。藏量小。

鐵礦分布在灌溪鎮的鐵山和石板灘鎮的莫家鋪。藏量小，品位低。

鋁土又名陶土，分布在周家店鎮八寶湖、石門橋鎮觀音庵、謝家鋪鎮白泥塘，蔡家崗鎮芭蕉堰、湖海坪等地。藏量為700萬立方米。

砂石分布于大部分山區的鄉村及沅水河道。資源豐富。

黏土資源豐富。可利用的有1500萬立方米以上。

銅分布在周家店鎮蜘蛛山一帶。藏量小，品位低。

礦泉水分布在黃土店鎮金霞山，為偏硅酸礦泉水。

此外，在石板灘鎮興隆橋、田家坪發現重晶石，在蔡家崗鎮小溪發現汞礦。