Aiuruoca situa-se numa área de rochas ígneas ácidas, representadas por granitos de granulação fina e grosseira, localmente poríficas. Registram-se ocorrências de granada, titânio, calcário e fosfato.

O relevo, bastante movimentado, registra 40% dos terrenos acidentados, 55% de terrenos ondulados e apenas 5% de terrenos planos. O município localiza-se numa área de transição entre o Planalto de Cruzília, ao norte, e a região da Mantiqueira, ao sul. A região do Planalto de Cruzília caracteriza-se por colinas e vales de fundo plano e a região da Mantiqueira, por cristas e vertentes íngremes, com vales encaixados. A altitude média gira em torno de 1000 metros. As encostas mais elevadas localizam-se no sul (Morro da Mitra do Bispo 2149m) e ao sudoeste (Pico do Bandeira 2357m). O Pico do Papagaio possui 2100m de altitude e o Retiro dos Pedros, 2200m. A cidade está a 1050m.

O clima do município corresponde, na classificação de Köppen, ao tipo "CWB" (Tropical de Altitude de Verões Suaves) e apresenta as seguintes temperaturas: do mês mais quente 32ºC, do mês mais frio 3ºC e média anual 20ºC.

A precipitação é de 2100mm/ano. O período mais chuvoso corresponde aos meses de novembro, dezembro, janeiro e fevereiro, enquanto as menores precipitações ocorrem em abril, maio, junho e julho.

A Floresta Tropical Subcaducifólia, vegetação primitiva predominante na região, encontra-se preservada apenas nas encostas, nos topos das serras e ao longo dos cursos d'água, formando galerias. Bosque de Araucárias, Mata Atlântica, Vegetação de Campo, Campos Rupestres ou de Altitude completam o quadro florístico do município.

A rede de drenagem, bem distribuída, faz parte da bacia do Rio Grande. O Rio Aiuruoca (cuja nascente é a mais alta do País, com 2450m de altitude e localizada no Pico do Itatiaia) tem o curso no sentido sul-norte, banhando a sede municipal. Seus principais afluentes são os ribeirões do Tamanduá, da Água Preta e do Papagaio além do Córrego dos Nogueiras e o Córrego do Cangalha. O Rio Angaí, que percorre as áreas, central e norte do município, tem como tributários principais o Ribeirão das Posses e o Ribeirão do Maia.

Aiuruoca, tendo como pano de fundo a Serra do Papagaio (hoje protegida por leis estaduais e federais) e localizada dentro dos limites da APA da Mantiqueira, Reserva da Biodiversidade da UNESCO e Parque Estadual da Serra do Papagaio, é uma cidade privilegiada pela beleza natural que envolve inúmeras cachoeiras, picos, bosques, matas além da beleza cênica.

Aiuruoca é hoje considerada o paraíso dos ecoturistas.