兴县位于晋西北重丘陵地区，地势整体西低东高境内群山逶迤，丘陵棋布，沟壑纵横，地形破碎。主要山峰有黑茶山、石楼山、石猴山、紫金山等，其中黑茶山海拔2203米石楼山，海拔1770米石猴山，与石楼山隔河相望，海拔1600米。

兴县地质结构基本上以新生界第四系细砂、泥灰岩、红色土、黄土及近代冲积层为主，河谷地带有中生界三迭系及古生界二迭系岩层，东部山区为古生界奥陶系、寒武系及下元古界、太古界岩层。