O município de Vargem Alta localiza-se a uma latitude sul de 20°, 40’ e 17" e a uma longitude oeste de Greenwich de 41°, 39’ e 37", possuindo uma área de 413.631 km², equivalente a 0,91% do território estadual. Limita-se ao norte com o município de Domingos Martins; ao sul, com Itapemirim; a leste, com Rio Novo do Sul e Alfredo Chaves e a oeste, com Cachoeiro de Itapemirim e Castelo. Distante de Vitória cerca de 136 quilômetros.

O relevo apresentado varia de fortemente ondulado a montanhoso, possuindo quedas d’água que formam inúmeras cachoeiras e corredeiras. As bacias que compõem a paisagem hidrográfica do município são as dos rios Novo e Itapemirim, cujas áreas são de 184 e 233 km², respectivamente, destacando-se como principais rios o Fruteiras e o Novo.

Com relação à caracterização hídrica, temos um período úmido que permite definir a duração da estação chuvosa de 10 meses, sendo parcialmente secos os meses de agosto e setembro. O índice de umidade no verão é de 1,57% e no inverno de 0,92%. Na parte norte é freqüente a precipitação de granizo no período compreendido de junho a agosto. A temperatura média das máximas do mês mais quente fica em torno de 30,3°C e a mínima do mês mais frio fica próxima a 11,5°C.