北広島町と島根県との県境付近には、中国山地の稜線が位置し、西から高岳、大佐山、冠山、天狗石山、三ツ石山、阿佐山、畳山と1,000m級の山々が連なります。
こうした稜線を有する北広島町の北西側の芸北エリアでは、県境付近以外にも、臥竜山、掛頭山、毛無山など1,000m級の山があり、集落地や農地は標高700m台、600m台が中心で、800m台には牧場も位置し、高原状の地形となっています。また、新町の北東側の大朝エリアは、芸北エリアよりも標高は低いものの、江の川やその支流沿いに標高400m前後の平地部が広がり、寒曳山などの山々やそれから伸びる丘陵地などとともに、高原状の地形を構成しています。
これら高原状の地域の南に、千代田エリア、豊平エリアは位置します。このうち千代田エリアは、江の川沿いにまとまった平地が盆地状に広がり、なだらかな丘陵地も存在します。また、豊平エリアは、山々に抱かれながら、平地部・集落地等が点在的に立地し、高原状・盆地状の地区、丘陵地、河川沿いの山間地、棚田集落など、多様な地形条件となっています。
北広島町は、中国地方を代表する江の川と太田川水系の2つの源流域に当たり、主として東側が江の川水系、西側が太田川水系となり、日本海と瀬戸内海の2つの海につながります。
北広島町は、中国山地の稜線付近に位置し、瀬戸内海沿岸部と比べると降水量が多く、特に冬期にその傾向が強く、中国山地内陸型の特色を表しています。
また、町のうち芸北エリアでは冬期の積雪量が多く、スキー場が多数立地し、大朝エリアもそれに準じた気候条件であり、夏期は比較的清涼な気候となっています。
図 北広島町の地形・水系