Gmina Czechowice-Dziedzice leży na południowym skraju Kotliny Oświęcimskiej w obrębie zapadliska przedkarpackiego wypełnionego morskimi utworami trzeciorzędu, poniżej których zalegają osady karbonu Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Cechą charakterystyczną Czechowic-Dziedzic jest podział terytorium gminy na odmienne pod względem krajobrazowym obszary wynikające z położenia gminy na styku dwóch jednostek fizyczno-geograficznych. Pierwszą reprezentuje Dolina Górnej Wisły będąca mezoregionem Kotliny Oświęcimskiej a drugą Pogórze Śląskie, które jest mezoregionem Pogórza Zachodniobeskidzkiego. Wzdłuż linii Bestwina, Czechowice Górne, Rudzica przebiega geologiczna granica Karpat, tzw. nasunięcie karpackie.
Na obszarze Gminy występuje duża różnorodność krajobrazu, w tym znaczne różnice wysokości względnych oraz gęsta sieć rzeczna, a pokrycie terenu utworami lessowymi spowodowało powstanie szeregu jarów o stromych zboczach. Jednak dominującymi terenami gminy są tereny równinne, płaskie fragmenty tras zalewowych związanych z dolinami Wisły, Iłownicy, Wapienicy, Jasienicy i Białej. Charakterystyczną cechą krajobrazu naszej gminy są liczne stawy hodowlane zlokalizowane w dolinach rzek, w tym Stawy Sokoły i Hałcnowiec. Stawy to także żerowiska dla wielu ptaków wodnych. Do najcenniejszych należy kolonia lęgowa ślepowrona, która stanowi unikat w skali kraju.
Największy udział (40%) w powierzchni gminy mają tereny rolne tj. pola uprawne, pastwiska, kompleksy łąk, sady oraz gospodarstwa ogrodnicze. 31% stanowią tereny zabudowane (mieszkalne, przemysłowe i komunikacyjne). Wysoki udział (16%) mają również lasy (największe kompleksy w okolicach Zabrzega, Świerkowic i Podraja). 7% stanowią cieki i zbiorniki wodne (rzeki Wisła, Biała, Iłownica, Wapienica, Jasienica, potoki, stawy hodowlane oraz fragment Jeziora Goczałkowickiego). Zieleń miejska stanowi 6% powierzchni gminy (parki i liczne zieleńce, zieleń osiedlowa, obszary i tereny sportowo-rekreacyjne, cmentarze, zieleń przykościelna oraz zieleń izolacyjna).
Z uwagi na bogactwo przyrodnicze i doliny rzek, które stanowią naturalne ostoje ptactwa, zachodnia część gminy została włączona w Europejską Sieć Ekologiczną NATURA 2000 „Dolina Górnej Wisły”. Charakteryzuje się ona dużymi walorami krajobrazowymi z atrakcyjnymi pasmami Beskidu Małego i Śląskiego, licznymi stawami, rzekami oraz Jeziorem Goczałkowickim zwanym „Śląskim Morzem” – jednym z największych w Polsce zbiorników wodnych. Zbiornik retencyjny powstał w 1956 roku poprzez spiętrzenie Wisły wielką tamą w Goczałkowicach-Zdroju. Jest głównym źródłem wody pitnej dla mieszkańców Górnego Śląska oraz unikalnym siedliskiem i miejscem lęgowym dla wodnego ptactwa oraz ryb. Na wschodnim brzegu jeziora znajduje się promenada spacerowa łącząca Goczałkowice-Zdrój z Zabrzegiem, dzięki czemu ta okolica stała się miejscem rekreacyjnym.
Utworzony w 1966 roku na terenie sołectwa Zabrzeg i gminy Chybie rezerwat torfowiskowy „Rotuz” posiada wysokie walory naukowe i przyrodnicze, unikatowe w skali kraju. Jest to jedyny rezerwat torfowiskowy w województwie śląskim. Obejmuje obszar torfowisk śródleśnych i lasu o powierzchni 40,63 ha, z czego na terenie gminy Czechowice-Dziedzice znajduje się około 10,4 ha. Występują tutaj rzadkie i chronione rośliny, min. owadożerna rosiczka okrągłolistna, żurawina błotna, czermień błotna, wełnianka pochwowata oraz bardzo rzadkie mszaki.
Zieleń miejska, pomimo, że nie jest tworem naturalnym tylko stworzonym ręką człowieka stanowi bardzo ważny element przyrodniczy gminy oraz pełni w niej ważną rolę. Należą do niej parki, skwery, zieleńce, zieleń osiedlowa, ogrody, obszary i obiekty sportowo-rekreacyjne, cmentarze, zieleń przykościelna oraz zieleń izolacyjna. Największe powierzchnie zieleni miejskiej stanowią parki, usytuowane w różnych punktach gminy: park przypałacowy przy ul. Zamkowej, park przyklasztorny przy kościele pw. Św. Andrzeja Boboli, park dworski na terenie dzielnicy Kolonia, park miejski na Osiedlu Lesisko oraz zielona wyspa przy kościele pw. NMP Królowej Polski w bezpośrednim sąsiedztwie Urzędu Miejskiego.
Cmentarze znajdujące się na terenie miasta - cmentarz przy kościele pw. NMP Wspomożenia Wiernych oraz kościele pw. św. Katarzyny – stanowią również miejsca gdzie spotykamy skupiska drzew i krzewów tj. lipy drobnostne, cyprysiki, jesiony czy świerki kłujące. Do terenów zieleni zaliczamy również zieleń obiektów sportowych m. in. stadionu miejskiego oraz stadionu im. Henryka Puzonia w Zabrzegu. Oba obiekty otoczone są licznymi drzewami oraz krzewami, które stanowią ważny element drzewostanu miejskiego.
Na terenie gminy znajduje się kilka miejsc bardzo cennych przyrodniczo m. in. Kolonia Żebracz, remiza leśna Bażaniec, Remiza leśna Podraj oraz łąki i stawy Krzywa, kompleks stawów Brożyska, kompleks leśny w Zabrzegu, Czechowicka Dolina Jaskrów czy Dolina Potoku Czechowickiego.
Bardzo cenne przyrodniczo są nie tylko miejsca na terenie gminy, ale również znajdujące się tu pomniki przyrody. Jest ich obecnie 27 i należą tu drzewa gatunków tj. dąb szypułkowy, grab pospolity, wiąz szypułkowy oraz lipa drobnolistna.