Xuân Lương là xã miền núi có nhiều khe, suối nhỏ, hồ, đập, địa hình đồi núi dốc, chủ yếu là rừng. Địa hình bán sơn địa, chuyển tiếp giữa vùng núi thấp và trung du, xen kẽ là các dải đất bằng, bãi bồi ven sông và các thung lũng nhỏ. Có các đồi thấp và gò cao, độ cao trung bình dao động từ 20-80m, chủ yếu phân bố về phía Tây và Tây Bắc xã. Phần lớn diện tích đất là đất đồi pha cát, đất phù sa cổ phù hợp cho trồng rừng, cây ăn quả lâu năm, cây công nghiệp ngắn ngày. Hệ thống sông, suối nhỏ và mạch nước ngầm phong phú, đóng vai trò quan trọng trong cung cấp nước tưới và sinh hoạt. Xã nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, có bốn mùa rõ rệt, trong đó mùa hè nóng ẩm, mùa đông khô lạnh. Nhiệt độ trung bình năm khoảng 23-24°C. Lượng mưa trung bình năm từ 1.300-1.700 mm, tập trung chủ yếu vào các tháng 6-9. Độ ẩm không khí cao, trung bình khoảng 80-85%. Gió mùa Đông Bắc thường xuất hiện từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, ảnh hưởng đến sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp. Khí hậu thuận lợi cho nông nghiệp đa vụ, trồng lúa, hoa màu, cây ăn quả. Tuy nhiên, thời tiết thất thường vào giai đoạn chuyển mùa có thể ảnh hưởng đến năng suất và sinh hoạt người dân.
