分宜縣地質構造位置位于萍樂凹陷帶西段與武功山隆起相鄰部位。南部為元古界變質巖組成的古老褶皺基底、局部見多期花崗巖、基性巖和超基性巖系侵入褶皺強烈,構造發育。中北部為上古生代、中生代地層組成的覆蓋層,呈波浪起伏的復式背向斜褶皺。在中部縣城南北和北部操場附近斷裂構造發育。褶皺、斷裂構造造成方向基本一致,主要為北東——南西向,局部為北東東——南西西向,偶見有北西——南東和近南北向小斷裂。屬華夏構造體系。
境內整個地勢地貌是南北高,中部較低平,從外向內、由南北兩端向中東部逐漸傾斜,山系屬羅霄山脈北端武功山余脈,北為蒙山余脈。其主要脊線大部分呈東北至西南走向,縣內地貌形態主要為低山丘陵地形,僅西南部邊界地勢較高。海拔900米以上的山峰有紅花仰、甑蓋垴、鄱官嶺、胡仙洞、涼傘峰和大崗山共6座,其中最高的為大崗山,主峰海拔1091.8米,一般地形海拔200~500米,最低標高為分宜鎮羅家山北面小溪,海拔60米。
境內的主要河流是袁河,屬贛江水系,發源于武功山,流經萍鄉、宜春,于洋江車田入縣境。經洋江,穿過昌山、鐘山兩峽,在鳳凰辦事處(東坑林場)歐山之袁家渡入新余市渝水區??h境內長35千米,坡降0.0011,多年平均流量為82.1立方米/秒。1958年江口筑建水庫,原袁河兩岸分宜老城區被淹為巨大人工湖,湖面約34平方千米??h內袁河的支流有楊橋河、鳳陽河、松山河、冶元河、苑坑河。其余萬溪河、雙林河、洞村河均流入渝水區,再匯入袁河。獨有楓溪河經銅嶺、同江口、楓溪、石芬、防里,入安??h同江。
縣內許多山丘系石灰巖構成多巖洞,已查明的有116處,其中500立方米以上的有巖洞65處,以洞口洞、洪陽洞、寒坡洞、桃源洞、靈山洞、回瀾洞、胡仙洞、神牛洞較為著名。
境內土地肥沃,成礦地質條件好,為人類的生存和社會經濟的發展提供了優越的自然環境和豐富的土地、礦產資源。