宣汉县位于四川盆地东北大巴山南麓，川、渝、鄂、陕结合部，介于东经107°22′~108°32′，北纬31°06′~31°49′之间，东北与重庆市城口县接壤，东与重庆市开州区相邻，南连开江县，西接达川区、通川区和平昌县，北与万源交界，东西最长110.6公里，南北最宽78.8公里，边界线总长590.6公里，幅员面积4271平方公里。

宣汉县境内地形复杂、山势逶迤，由东北向西南倾斜绵延，呈“七山一水两分田”总体地貌。平均海拔780米，最高2458米（龙泉大团包），最低277米（君塘千丘塝）。宣汉山脉属大巴支脉，1000米以上山峰171座，2000米以上14座。

宣汉县有林业用地面积390万亩，森林面积357万亩，活立木储蓄量2450万立方米；宣汉县境内植被多样，野生植物3000余种，桫椤、崖柏、银杏、黄连、天麻、杜仲等国家重点保护植物达10余种，森林覆盖率达62.15%。

宣汉县野生动物约400种，其中金钱豹、猕猴、大鲵（娃娃鱼）、白鹇等国家重点保护动物数10种，还有阳鱼、憨鸡、明鬃羊（四不象）等珍稀动物。野生动植物中有植物药171种，动物药39种，被称为“药物之乡”。