诸暨市位于浙江省中部偏北，钱塘江流域中段，介于东经119°53′～120°32′，北纬29°21′～29°59′之间。全境处于浙东南、浙西北丘陵山区两大地貌单元的交接地带，由东部会稽山低山丘陵、西部龙门山低山丘陵、中部浦阳江河谷盆地和北部河网平原组成。四周群山环抱，地势由南向北渐次倾斜，形成北向开口通道式断陷盆地。境内东、西部为低山丘陵，富有林木、矿藏。东部会稽山脉，主峰东白山太白尖海拔1194．6米，为境内最高峰；西部龙门山脉，主峰三界尖海拔1015．2米，为境西部最高峰。中部为河谷盆地，多沃土良田，北部为河网平原，水资源充沛。浦阳江纵贯南北，境内干流长67．6公里，东西8条支流呈叶脉形展开。
市境地处浙中内陆，属亚热带季风气候区，四季分明，雨水较多，光照充足，年温差大于同纬度邻县，小气候差距显著，具有典型的丘陵山地气候特征。气温年平均为16.3℃，常年平均降水量约1373.6毫米，降水日年均约158.3天，相对湿度约82%，日照年均约1887.6小时，年日照百分率为45%。
境内土壤有88个土种，以丘陵山地红壤和河谷平原水稻土为主。境内植被属浙皖山区青冈苦储林培栽植被区、天目山古田丘陵山地植被片。境内矿藏资源丰富，主要矿种有30余个。金、银、铅、锌、铜、铀、钼、萤石、大理石等，多分布于南部，石煤、石灰石、锰、磷、钾等多分布于西北部，高岭土、石墨、地开石、白云石、黄沙等分布境内各处。有石煤、石灰石矿带各6条，黄金矿带3条，为浙江省有色金属及建材矿产主要产地。