동쪽은 창녕군, 서쪽은 거창군, 남쪽은 의령군·산청군, 북쪽은 경상북도 고령군·성주군에 접하고 있다. 동경 127°57′∼128°22′, 북위 35°23′∼35°48′에 위치한다.
면적은 983.5㎢이고, 인구는 4만 9145명(2015년 현재)이다. 행정구역으로는 1개 읍, 16개 면, 373개 행정리(192개 법정리)가 있다. 군청은 경상남도 합천군 합천읍 동서로 119에 있다.
소백산맥의 지맥이 남쪽으로 뻗어 내려오다가 거창·함양 지역에 험준한 고봉·준령들이 중첩하여 있다. 서북부의 비교적 높은 가야산 부근을 제외하고는 상대적으로 낮아진 산지부와 그것의 산간분지가 북부 및 중앙지대에 널리 분포되며, 동부 및 남부는 지대가 비교적 낮은 편이다. 남강 연안과 삼가지방에는 곡저평야가 넓고, 비교적 넓은 분지가 발달하였다. 가야면·가회면·쌍백면 일부에는 산간분지가 널리 발달했고, 특히 황강 연안에는 하안평야가 발달하였다.
대표적인 산으로는 가야산(伽倻山, 1,430m)·두리봉(頭利峰, 1,130m)·남산(南山,
1,113m)·두무산(斗霧山, 1,038m)·오도산(悟道山, 1,134m)·비계산(飛鷄山, 1,126m)·숙성산(宿星山, 899m)·미숭산(美崇山, 757m)·황매산(黃梅山, 1,108m)·대암산(大巖山, 591m)·허굴산 등이 있다.
하천으로는 거창군 주상면에서 발원한 황강(黃江)이 군의 서북부에서 남류하다가 합천댐에 이른다. 이 강은 동부의 합천읍을 지나 동류하며, 읍의 중앙을 가로질러 흐르면서 낙동강 본류에 합류한다. 황강의 지류인 가야천(伽倻川)이 가야산에서 발원하여 남류한다. 남부에는 남강(南江)의 지류인 양천강(梁川江)·단계천(丹溪川)·사정천(射亭川)·묘산천(妙山川) 등의 하천이 관내의 각 산지에서 발원하여 남류한다. 강의 흐름에 따라 행정지역과 생활권이 구분되어 있는 곳이 많으며 강폭은 넓은 반면 수심은 얕은 편이다.
기후는 남부기후대에 속하나, 산간지역의 성격상 대륙성기후의 특성이 현저히 나타나 한서의 차가 매우 심하다. 연평균기온 13.3℃, 1월 평균기온 -1.1℃, 8월 평균기온 27.7℃이며, 연강수량은 1,200∼1,300㎜이다.
지질은 북서부 가야산 일대는 화강편마암이 현저하나, 동남부 일대는 중생대 경상계 낙동통의 지층으로 혈암·이암·사암·역암 등의 지층이 나타나고 있다.
식생은 온대남동부 유형에 속하며, 편백·잣나무·리기다소나무·버지니아소나무·오동나무·호도 등의 수종이 자란다
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