대관령은 내륙 고원지대에 위치하기 때문에 기온의 교차가 심한 대륙성 기후를 나타내며, 같은 위도의 다른 지역보다 기온이 낮고 여름이 짧다. 높은 산지여서 기후는 춥고 비가 많은 편이며, 봄과 가을이 짧고 겨울에 눈이 많이 내린다. 연평균기온은 10.3℃이고 1월 평균기온 ·6.3℃, 8월 평균기온 24.5℃, 연평균 강수량은 1,082㎜이다.

일반적으로 대관령 지역은 태백산맥 동쪽 해안산맥의 중부로서, 황병산(黃柄山, 1,407m)·노인봉(老人峯)·선자령(仙子嶺, 1,157m)·능경봉(1,123m)·고루포기산(1,238m)·발왕산(發旺山, 1,458m) 등 높은 산지로 둘러싸인 해발고도 700m 이상의 평탄면(平坦面)과 구릉성 산지로 이루어져 있다. 동쪽은 대관령이 경계이고, 서쪽은 싸리재[杻峙]가 경계를 이룬 고위평탄면지형(高位平坦面地形)을 이루는 지역이다.