İlçe engebeli coğrafi yapıya sahip olup, etrafı dağlarla çevrilidir. İlçede bozkır iklimi özellikleri vardır. İlçede su potansiyeli ve kaynakları yeterlidir. İlçe engebeli araziye sahip olduğundan var olan su kaynaklarından sulama suyu olarak faydalanamamaktadır. İlçede bulunan en yüksek dağ Toros dağlarının devamı niteliğinde bulunan Akdağ olup, yüksekliği 2233 metredir. İlçenin diğer yerleşim yerleri ile mülki sınırlarını oluşturan Kızılırmak Nehri ilçe için her açıdan önem taşımaktadır. Ayrıca ilçe ortasından geçen Öz Deresi de mevcut su kaynaklarındandır. Özvatan ilçesi Kayseri ilimizin 75 km. kuzey-doğusunda yer almış olup, Doğuda Sarıoğlan İlçesi, Batıda Felahiye İlçesi, Güneyde Bünyan ve Merkez Kocasinan İlçeleri, Kuzeyde Yozgat İl sınırları ile çevrilidir. İlçenin yüzölçümü 206 km2, rakımı ise 1350 dir. En düşük arazi oranı ise orman ve fundalık alandır. İlçenin ciddi bir şekilde ağaçlandırılmaya ihtiyacı vardır.
Özvatan İlçesinin bozkır iklimi özellikleri vardır. Yazları sıcak ve kurak, kışları soğuk ve kar yağışlıdır. Bölge genelde İç Anadolu’ya has karasal step iklimine sahip olsa da İlin diğer yerleşim yerlerine göre yayla iklimine sahiptir. Ortalama yıllık yağış miktarı 600 mm. Civarındadır.
İlçenin su potansiyeli ve kaynakları yeterlidir. İlçe genellikle engebeli bir araziye sahip olduğundan var olan su kaynaklarından sulama suyu olarak faydalanma imkanı bulunmamaktadır. İlçede mera sahaları, genel arazi oranına göre her ne kadar geniş görünüyorsa da bitki örtüsü çeşitliliği açısından zayıftır.
İlçenin diğer yerleşim yerleri ile mülki sınırlarını oluşturan Kızılırmak Nehri İlçe için her açıdan önem taşımaktadır. Ayrıca ilçenin içerisinden geçen Öz Dere de ilçedeki mevcut su kaynaklarındandır.