新丰县的自然地理特征显著，地形以山高岭峻为主，东部的九连山脉和西部的青云山脉贯穿全境，构成东北-西南走向。地势中北部较高，东部和西部较低，形成了狭长的山谷和小型盆地。这片区域丘陵广布，山地面积占比较大，有1698.9平方公里，可耕地和水域面积相对较少，分别约为173.2平方公里和42.9平方公里，被称为“九山半水半分田”。
新丰山脉内有众多山峰，总计1109座，其中千米以上的有65座。位于县城北面8公里的云髻山，海拔1438.8米，是县内的最高峰，也是珠三角地区海拔最高的山峰。1990年，云髻山自然保护区建立，属于省级自然保护区，主要保护中亚热带常绿阔叶林和珍稀动植物，是广东省重要的综合性保护区。
保护区位于新丰县中部，距丰城镇8公里，地理位置东经114°08'，北纬24°07'，覆盖面积2000多公顷。保护区属中山地貌，山势陡峭，有超过10座海拔超过1000米的山峰，其中云髻山（亚婆髻）海拔1422米。这里的山地由燕山期花岗岩构成，岩头山位于西面四公里，与独特的岩头桥相连，传说与豆腐有关，增添了地方特色。
新丰县的水系受山脉和构造影响，形成格子状，主要分为东江和北江两大水系。新丰江是主要河流之一，横贯七个镇，为新丰江水库（万绿湖）提供大量水源，对当地气候和农业发展起到重要作用。整体来看，新丰县气候温和，雨量充沛，适宜多种植被生长，尤其是高寒山区，为反季节蔬菜和高山花卉种植提供了优越条件。
新丰县位于广东省中部偏北，东江和流溪河三河水分流之处，是东江重要支流——新丰江的源头。东南与河源市接壤，东北和连平县毗邻，南临从化、龙门两县，西靠英德，西南与佛冈县相邻。县城距广州150千米，到韶关168千米。全县总面积 2015.2平方千米，总人口24万人（2006年），其中农业人口17.8万人。素有“九山半水半分田”之称，全县山地面积1698.9平方千米，可耕地面积173.2平方千米，水域面积42.9平方千米，其他用地面积100.2平方千米。