Điều kiện tự nhiên

- Địa chất - địa hình: 
Nằm hoàn toàn trên dãy Trường Sơn nên địa hình phần lớn là vùng núi cao ở phía Bắc, với đỉnh cao nhất 1617m, vùng núi Đông Bắc và Tây Nam thấp hơn; xen kẽ là dải đất thấp theo đường QL9 từ Đakrông đến biên giới Việt - Lào. Địa hình Hướng Hoá là bị chia cắt mạnh bởi hệ thống sông suối dốc theo 2 sườn Đông và Tây Trường Sơn. Có 3 dạng chính sau: dạng địa hình thung lũng, dạng địa hình núi thấp, có độ dốc vừa (8 - 200) độ cao địa hình từ 200 - 300m và dạng địa hình núi cao, sườn dốc: Đất dốc, độ dốc phổ biến > 200, độ cao địa hình 500 - 700m.
- Khí hậu – Thủy văn:
* Khí hậu: nhiệt đới gió mùa, có đặc trưng riêng của tiểu vùng giao thoa khí hậu nhiệt độ gió mùa và khí hậu lục địa trên đỉnh Trường Sơn. Nhiệt độ trung bình năm là 22,5⁰C, thấp hơn nhiệt độ bình quân của các vùng trong tỉnh từ 2-3⁰C, nhiệt độ cao nhất là 38,2⁰C, thấp nhất là 7,7 ⁰C. Lượng mưa bình quân 1850 mm/năm, tập trung từ tháng 5 - 11 chiếm đến 88% lượng mưa cả năm, tập trung lớn nhất vào tháng 9,10.
Do tác động của yếu tố độ cao và sự phân chia địa hình, nên có thể phân thành 3 tiểu vùng khí hậu khác nhau: tiểu vùng Đông Trường Sơn, tiểu vùng khí hậu chuyển tiếp và tiểu vùng khí hậu Tây Trường Sơn.
* Thủy văn: Hướng Hóa có hệ thống sông suối đa dạng. Sông Sê Pôn là biên giới tự nhiên Việt - Lào và hàng trăm suối, sông nhỏ, đều bắt nguồn tại địa bàn huyện, chảy ngược ra miền núi Quảng Bình, sang Gio Linh, Cam Lộ, Đakrông. Sông Rào Quán là sông dài và quan trọng nhất, là một trong hai nhánh lớn đầu nguồn của sông Thạch Hãn.
- Tài nguyên:
+ Tài nguyên đất: Toàn huyện có 14 loại đất chính, trong đó các loại đất Đất đỏ vàng trên đá Granit, Đất đỏ vàng trên đá Granit-Nai, Đất đỏ vàng trên đá phiến sét, Đất vàng nhạt trên đá cát chiếm tỷ trọng lớn từ 13-35%.
+ Tài nguyên nước: 
Nguồn nước mặt: Trên địa bàn huyện có 2 con sông lớn và nhiều sông suối nhỏ.
Nguồn nước ngầm: Qua điều tra thực tế cho thấy mực nước ngầm trong vùng rất sâu, hầu hết các giếng đào có mạch nước ngầm sâu hơn 15 - 20m.
+ Tài nguyên rừng
Diện tích rừng của huyện là 74.415,16 ha, trong đó rừng sản xuất là 24.709,41 ha, chiếm 33,20%; đất rừng phòng hộ là 26.284,76 ha, chiếm 35,32 %; đất rừng đặc dụng là 23.420,98 ha, chiếm 31,47 % diện tích đất lâm nghiệp. Tỷ lệ che phủ rừng đạt 46,70%. 
+ Tài nguyên khoáng sản
Tài nguyên khoáng sản trên địa bàn huyện Hướng Hoá có trữ lượng không lớn, phân tán nhỏ lẻ: Vàng sa khoáng ở Hướng Lập…); đá đỏ tại Chênh Vênh của xã Hướng Phùng; đá vôi (Hướng Lập)