草屯镇呈东西挟长的行政区域，东邻国姓乡，西依猫罗溪与彰化县芬园乡相望，北有乌溪流经，与台中县雾峰乡、乌日乡紧邻，南接南投市。地处台中盆地乌溪冲积平原，地势东高西低，在草屯镇东境有诸多河阶、冲积平原形成，在双冬地区有九芎林河阶、石灼子河阶，并有土城平原与坪顶台地等地形，知名地景九九峰火炎山位居双冬，是进入草屯首见的山貌。

草屯镇北有乌溪流经九九峰南麓，贯穿土城平原，于茄荖山北麓切割台中盆地，继续向猫罗溪于喀哩（乌日乡北里村）附近汇流。南有隘寮溪自坪顶台地绕过大虎山，流过草屯市区北方，开始沿台14线往芬园乡至茄荖附近（芬园乡嘉兴村）汇流于猫罗溪。唯有猫罗溪是呈南北向自草屯镇西境流经，在溪洲（草屯镇碧峰里东方）冲积出一处氾滥原，沿溪西岸筑路的彰南路，行经碧山岩附近是呈西崖东谷险峻地形。