永吉县地处长白山向松辽平原过渡的前缘，地形地貌为低山丘陵区，整体地势是由东南向西北逐渐平缓，形成平原区—丘陵区—中低山地区，海拔高度依次递减的地理景观。海拔超过1000米山峰有7座，海拔在500米至1000米的有200余座。主要山峰有肇大鸡、南大岭、南楼山、大砬子等。最高点是位于永吉县与桦甸市交界处的南楼山，主峰海拔高度1404.8米，是吉林地区第一高峰；最低处位于万昌镇境内的吴家村，海拔高度186.9米，相对高差1217.9米。永吉县气候属北温带大陆性干寒季风型气候，特点是四季分明，春季干燥多大风，夏季温热多雨，秋季凉爽多晴好天气，冬季漫长寒冷。 

永吉县水系属黑龙江第二松花江中游水系，境内现有流域面积20平方公里以上的河流39条，县域河流总长度696.2公里。其中，饮马河属于二级河流，在永吉县境内长61.4公里；温德河、岔路河和鳌龙河3条河属于三级河流，总长142.1公里；四级河流8条174.00公里；五级河流27条318.7公里。永吉县境内有大型水库1座，星星哨水库；中型水库3座，分别是朝阳水库、碾子沟水库和庙岭水库；小（一）型水库12座，小（二）型水库50座。渔业以淡水养殖为主，全县可用于水产养殖的淡水面积222.9公顷。