博白县处于北回归线以南的低纬度，北靠大陆南近海洋，境内上空受东亚季风环流控制。夏半年盛吹偏南风，带来海洋暖湿空气，形成高温多雨的海洋性气候；冬半年受冬季风影响，多吹偏北风，形成低温干燥的气候。
博白县总的气候特征是：属南亚热带向热带过渡的季风气候，光照充足，气温高，雨水多，湿度大，无霜期长，夏长冬短，夏湿冬干，春季阴雨连绵，夏季台风暴雨多，春秋常有干旱，冬季偶有低温霜冻，气候呈显著的季节性变化。属亚热带向热带过渡的季风气候区，年平均气温21.9℃，年均降雨量为1756毫米，全年无霜期一般长达350天以上。 境内地层发育较全，由于海水自南西往北东方向入侵，断陷带长期接受云开古陆碎屑物质，沉积一套古生代——新生代地层。古生代末——中生代初，由于地壳上升，海水退出。沉积出现间断，因而缺失二叠、三叠纪地层。县境地处华南准地台、钦州残余地槽、博白——岑溪拗陷带的西南端，是一条巨型北东二向斜悬于桂东南的深大断裂带。西南端始于合浦一带，往东北分成二支：一支往东平、旺茂、三滩，经陆川、岑溪进入广东封开县，至湖南境内，称陆川——岑溪断裂；另一支往博白、北流、容县、梧州至贺县，称博白——梧州断裂。在以上两支深大断裂之间，伴随产生一组北西、北北西向的不同吁期、不同规模和不同性质的次一级断裂，把县内地层切割成长条或菱形块体。
博白县在广西地理区划中属桂东南丘陵区。地貌类型复杂多样，有平原、谷地、盆地、岗地、丘陵、山地，互相交错。地势特点是西北、东北部较高，中部偏南处隆起，形成从北向南呈高—低—高—低起伏之势。六万大山余脉从北面入境后向西南部延伸，形成西北部山区；云开大山余脉从东北面入境，向南延伸，形成从东北至中南部的山区和丘陵区，以及东南部的低丘岗地、西南部的平原谷地和南部的平原、台地。在两大山余脉之间形成开阔的博白盆地。南流江（县内河段）的中、下游，形成沙河谷地。
