Obszar gminy leży niemal w całości w dorzeczu rzeki Bóbr (największego lewego dopływu Odry, zlewisko Morza Bałtyckiego) zasilanego na terenie gminy przez Ostrężnik, Opawę, Złotną, Czarnuszkę i Zadrnę. Wyjątkiem jest potok Szkło, płynący w okolicach Okrzeszyna i Uniemyśla, będący dopływem rzeki Upy (zlewisko Morza Północnego). Na przełomie Bobru, pomiędzy szczytami Zameczek i Zadzierna wybudowano w latach 1903-05 betonową zaporę, która spiętrzała 2,2 mln m3 wody. Powstały w ten sposób zbiornik retencyjny miał za zadanie chronić przed powodziami Lubawkę i Kamienną Górę. Zapora została wzmocniona i rozbudowana w latach 1979-89 i obecnie spiętrza 16,75 mlm m³ wody, tworząc sztuczne jezioro o powierzchni ponad 199 ha. Ze względu na wysoki poziom czystości wody, jezioro te może stanowić rezerwuar wody pitnej. Jezioro Bukówka jest jednym z dwóch polskich zbiorników wodnych tego typu położonych powyżej 500 m n.p.m. Średnia roczna suma opadów w gminie waha się od 700 mm w dnach dolin do ponad 1000 mm na Łysocinie (1188 m n.p.m.) - najwyższym szczycie gminy. Śnieg na tym terenie utrzymuje się od 60 dni (obszar Bramy Lubawskiej) do około 110 dni (Lasocki Grzbiet), co daje sporo możliwości amatorom sportów zimowych.

Gmina położona jest w obrębie dwóch struktur geologicznych: Niecki Środkowosudeckiej oraz Bloku Karkonoskiego. Blok Karkonoski tworzą silnie zmetamorfizowane skały: łupki, granitognejsy, gnejsy, amfibolity, margle oraz łupki mikowe i chlorytowe. Opadają one rozległą fleksurą pod drugą strukturę tj. Nieckę Śródsudecką, której rozwój był bardzo skomplikowany i długotrwały. Wpłynęło to m.in. na zróżnicowanie jej budowy geologicznej, na którą składają się zlepieńce, szarogłazy, łupki ilaste, piaskowce, porfiry, melafiry. Budowa geologiczna stanowi o występowaniu bogactw naturalnych, jednak tylko nieliczne z nich mają na tym terenie znaczenie przemysłowe. W strefie Lasockiego Grzbietu występują margle, rudy żelaza, łupki miedzionośne, rudy metali szlachetnych, amfibolity i gnejsy. Góry Krucze zawierają ogromne złoża porfirów i melafirów, a w Kotlinie Okrzeszyna występują łupki miedzionośne, rudy uranowe oraz piaskowce. Strefa Bramy Lubawskiej to przede wszystkim pokłady węgla kamiennego, złoża piaskowców i zlepieńców. Obecnie prowadzona jest eksploatacja surowców skalnych (porfiry) na zboczach góry Buczek, pomiędzy Uniemyślem a Okrzeszynem.