* Địa hình
Địa hình của huyện Yên Sơn khá phức tạp bị chia cắt bởi hệ thống sông suối, đồi núi, thung lũng tạo thành các kiểu địa hình khác nhau. Địa hình của huyện thấp dần từ Bắc xuống Nam, đỉnh cao nhất là đỉnh núi Là có độ cao 550m, độ dốc trung bình từ 20 – 25o. Căn cứ điều kiện địa hình huyện Yên Sơn đƣợc chia thành 3 vùng chính, bao gồm:
Vùng đồi núi phía Bắc của huyện bao gồm 6 xã: Quý Quân, Lực Hành, Xuân Vân, Trung Trực, Kiến Thiết, Phúc Ninh.
- Khu vực ATK gồm 7 xã: Phú Thịnh, Đạo Viện, Trung Sơn, Kim Quan, Trung Minh, Hùng Lợi, Công Đa.
- Khu vực trung hạ huyện gồm các xã còn lại và 1 thị trấn.
* Địa mạo: Yên Sơn có các dạng địa mạo sau đây:
- Địa mạo thung lũng sông gồm các xã nằm bên ven sông Lô, sông Gâm và sông Phó Đáy. Dọc các sông này có các thung lũng, bãi bồi không liên tục chịu ảnh hƣởng của phù sa hẹp và dốc theo chiều dòng sông. Vào mùa mƣa thƣờng bị ngập nƣớc.
- Địa mạo núi cao trên 500m (khu vực núi Là, núi Nghiêm), đất đai vùng này chủ yếu dùng để phát triển rừng phòng hộ bảo vệ đầu nguồn và động thực vật quý hiếm.
- Địa mạo vùng đồi thấp dƣới 300m phân bố ở phía Nam của huyện, đất đai vùng này có nhiều đồi, xen kẽ có các dạng thung lũng hình lòng máng phù hợp với nhiều loại cây công nghiệp, cây ăn quả, cây lƣơng thực, sản xuất nông nghiệp tạo thành vùng sản xuất hàng hoá tập trung.
3.1.3.Địa chất, thổ nhưỡng
* Địa chất, đá mẹ
Theo tài liệu địa chất miền Bắc Việt Nam, Yên Sơn có nền địa chất đƣợc hình thành từ kỷ Đê Vôn, cách đây khoảng 250 – 270 triệu năm. Trải qua quá trình phong hóa, biến động địa chất, tạo nên những nếp lồi lõm, đứt gẫy hoặc tạo thành những khối lớn xếp đối xứng hay liên tục. Quá trình phong hoá, biến động đã làm cho đá nguyên sinh bị biến chất, tạo nên các nhóm đá có nguồn gốc trầm tích, trầm tích biến chất với một số loại đá mẹ đặc trƣng nhƣ: Phiến thạch sét (s), sa thạch (c), hỗn hợp (h), đá Mắc ma axít (a), đá vôi và biến chất của đá vôi (v)…
*Thổ nhưỡng
Theo kết quả điều tra xây dựng bản đồ dạng đất tỉnh Tuyên Quang tỷ lệ 1: 100000 năm 2001, cho thấy trên địa bàn huyện Yên Sơn có các nhóm đất chủ yếu với quy mô diện tích và phân bố nhƣ sau:
- Đất phù sa ngòi suối (Py): Có 750 ha, chiếm 0,62 % diện tích đất tự nhiên của huyện, phân bố rải rác ở các xã Trung Trực, Kiến Thiết, Thái Long, Kim Quan…
- Đất phù sa không được bồi hàng năm (P): có 1.250 ha, chiếm 1,03% diện tích đất tự nhiên của huyện, phân bố ở các xã vên sông Lô (An Khang, An Tƣờng, Trung Môn, Thái Bình). Đất có thành phần cơ giới từ thịt nhẹ đến thịt trung bình, độ dầy tầng đất trên 120 cm. Phần lớn loại đất này đã đƣợc trồng các cây ngắn ngày nhƣ lúa, các cây mầu hàng năm khác nhƣng năng suất thấp.
- Đất đỏ vàng trên đá Granit (Fa): Có 12.529 ha, chiếm 10,36% diện tích tự nhiên của huyện, phân bố phía Tây Nam của huyện (Chân Sơn, Mỹ Bằng, Nhữ Hán, Nhữ Khê, Phú Lâm, và thị trấn Tân Bình). Thành phần cơ giới đất hoàn toàn là cát pha, độ dày tầng đất có sự biến động lớn < 50 cm đến >120 cm. Đất có địa hình đồi dốc lớn, chia cắt xen kẽ các đồi đá và phiến sét.
- Đất vàng nhạt trên đá cát (Fq): Có 35.148 ha, chiếm 29,07% diện tích tự nhiên của huyện. Loại đất này phân bố ở độ dốc cao ( Trung Minh, Hùng Lợi, Tiến Bộ, Hoàng Khai…). Thành phần cơ giới đất hoàn toàn là cát pha, độ dầy tầng đất biến động lớn từ < 50 cm đến trên 120cm. Đất thƣờng khô hạn, chặt rắn. Trên loại đất này phần lớn còn rừng, nơi có độ dốc < 250 có thể khai thác trồng cây ăn quả và cây lâu năm.
- Đất đỏ nâu trên đá vôi (Fv): có 1.584 ha, chiếm 1,31% diện tích tự nhiên của huyện, phân bố ở các xã: Chiêu Yên, Tân Tiến, Tân Long, An Tƣờng… Đất có tầng đất dầy, khá tơi xốp, thƣờng có thành phần cơ giới thịt trung bình đến sét, hàm lƣợng dinh dƣỡng cao và cân đối thích hợp với cây trồng dài ngày.
- Đất đỏ vàng trên đá sét và biến chất (Fs): Diện tích 65.294 ha, chiếm 54% diện tích đất tự nhiên của huyện, phân bố ở các xã trong huyện (Các xã Mỹ Bằng, Nhữ Hán, Nhữ Khê và thị trấn Tân Bình không có loại đất này). Thành phần cơ giới đất chủ yếu là thịt trung bình, độ dầy tầng đất có ở các mức <50 cm; 50 – 120 cm và > 120 cm.
- Đất đen do sản phẩm bồi tụ Cacbonat (Rdv): Có 327 ha, chiếm 0,27% diện tích đất tự nhiên của huyện, chỉ có ở xã Kim Quan và Kim Phú. Đất có thành phần cơ giới thịt nặng, chua.
- Đất xám bạc mầu (Ba): Có 2.928ha, chiếm 2,42% diện tích đất tự nhiên của huyện, có ở các xã: Phú Lâm, Kim Phú, Hoàng Khai…
- Đất thung lũng do sản phẩm dốc tụ (D): Có 1.100ha, chiếm 0,91% diện tích đất tự nhiên của huyện, phân bố rải rác ở các xã phía Tây Nam của huyện ( Mỹ Bằng, Nhữ Khê, Nhữ Hán, Đội Bình…)