Khoái Châu có địa hình khá phức tạp, cao thấp xen kẽ nhau. Vùng ngoài bãi có địa hình bán lòng chảo dốc dần từ dải cao ven bối xuồng vùng trũng ven đê. Vùng nội đồng nhìn chung có hướng dốc từ bắc xuống nam và từ tây sang đông.
Khoái Châu có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với 2 mùa rõ rệt. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, đặc trưng là nóng ẩm mưa nhiều. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau thường lạnh, đầu mùa khí hậu tương đối khô, nửa cuối ẩm ướt và có mưa phùn, nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 230C, cao nhất 38 - 39oC, thấp nhất không dưới 5oC.
Huyện Khoái Châu có một số dạng tài nguyên:
chiếm 82,94% đất nông nghiệp), đất chuyên dùng 2.526,3 ha chiếm 19,31% đất ở có 1.046,9 ha chiếm 8%, đất chưa sử dụng 733,83 ha chiếm 5,61%.
+ Tài nguyên khoáng sản: Khoáng sản chính của Khoái Châu chỉ có nguồn cát ven sông Hồng và một số đất sét sản xuất gạch ngói có thể phát triển khai thác phục vụ nhu cầu xây dựng. Theo các tài liệu thăm dò địa chất, tại vùng đồng bằng sông Hồng trong đó có Khoái Châu tồn tại trong lòng đất một mỏ than nâu rất lớn nằm trong lớp trầm tích Nioxen với trữ lượng dự báo hàng trăm tỷ tấn, nhưng ở độ sâu 300 - 1.700m.
+ Nguồn nước: Khoái Châu nằm trong hệ thống sông Hồng là hệ thống sông lớn nhất ở miền Bắc, do có nguồn nước phù sa bồi đắp đáp ứng nhu cầu về phát triển kinh tế và dân sinh của huyện. Từ độ sâu 50 - 110m, huyện có nguồn nước ngầm khá tốt.