娄烦县地理坐标为东经111°31′～112°02′，北纬37°51′～38°13′，位于太原市西北的吕梁山区腹地，距太原市区97公里，境域总面积1289平方公里。 娄烦属山多坡广的黄土高原，娄烦县总面积1289.85 平方公里，约占山西省总面积的8‰，约占太原市总面积的18.3%。
截至2012年4月，娄烦县有耕地283.15平方公里，林地337.02平方公里，城镇工矿占地28.73平方公里，其余为牧草地、交通用地、水域及未利用土地。 汾河位于娄烦县城东部，纵贯南北，流经境内37公里。境内较大的河流还有：涧河、岚州河、赤泥河、细米河、天池河、西川河、南川河。流域面积922.8平方公里。洪水总量：丰水年6847万方，平水年5441万方，中等干旱年4251万方。
娄烦县有清水河沟40余条，均属小泉小沟水，年清水总量为2180万立方米。地下水资源也较为丰富，据初步测算，丰水年13971万方/年，平水年12051万方/年，中等干旱年10771万方/年，地下水可开采量为10.9万吨/日。按其埋藏条件可分为上层滞水、潜水、自来水三种。娄烦县水域面积6.75万亩，占总面积的3.48%。 娄烦境内已探明的主要有：煤、铁、大理石、硅、铝钒土、石灰石、石墨、汉白玉、石英石、磷、石膏、云母、水晶石、铜、金等。尤其煤、铁、硅、大理石较为丰富。
娄烦县已探明的煤储量达15亿吨，以肥气煤为主，另有焦煤、汽煤等品种，具有埋藏浅、易开采、煤质好等特点，发热量均在8000大卡/克以上。主要分布在境内南北两端，煤田面积65平方公里。铁矿储量在6亿吨以上，主要分布在西部尖山、皇姑山一带，含铁品位均在45%以上，可露天开采，是太原市主要矿源之一。
娄烦县已探明的硅矿储量为100万吨，主要分布在米峪镇乡，硅的含量达98%。大理石储量1亿立方米，品种主要有米红、灰兰、黑色、白色四种。石灰石遍布全县。 娄烦县境内林木中针叶林以落叶松、红松、白松、云杉、柏树为主；阔叶林以杨、柳、榆、槐为主。果树种类主要包括苹果、梨、桃、葡萄、杏等。野生果树主要有山桃、山杏、酸枣、山定子、鸡桑等，此外，灌木中沙棘资源丰富。
野生动物资源中属国家一类保护动物有褐马鸡、梅花鹿、鹿麝、豹、黑鹤、白天鹅等。 其它野生动物还有狼、狐狸、獾、野猪、野兔、狍、黄鼠狼、松鼠、灰头鹦鹉、野鸡、画眉、大雁、燕、杜鹃、啄木鸟、鹞子、鸽子、麻雀、黄莺、斑鸠、蝙蝠、乌鸦、喜鹊、猫头鹰、百灵鸟等。之外，还有鱼虾、龟蛇等。
娄烦县牧坡广阔，草原丰盛，品种繁多，据调查有4000余种。中药材药用植物有24个科，400多种，主要有冬花、党参、白芷、枸杞、板兰根、甘草等。另外，马家庄乡杨湾村引种的西洋参已获得成功。