Ubicado en el Altiplano central mexicano a 2,600 metros sobre el nivel del mar, el municipio de Altzayanca se sitúa en un eje de coordenadas geográficas entre los 19° 26' latitud norte y 97° 48' longitud oeste. Localizado al oriente del estado, el municipio de Altzayanca colinda al norte y al oriente con el estado de Puebla, al sur con los municipios de Huamantla y Cuapiaxtla, y al poniente con los municipios de Huamantla y Terrenate.
De acuerdo con la información geoestadística del Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática INEGI, el municipio de Altzayanca comprende una superficie de 186.46 km2, lo que representa el 4.67% del total del territorio estatal, el cual asciende a 3,991.14 km2.
En general, el municipio de Altzayanca es un territorio muy accidentado. No obstante también se encuentran mesetas, llanuras y planicies. Las principales características del relieve de su suelo son las siguientes: Zonas accidentadas, que abarcan aproximadamente el 70.0 por ciento de la superficie total y se localizan al norte del municipio. Zonas semiplanas que representan el 20.0 por ciento de la superficie y se sitúan en la parte central. Zonas planas que comprenden el restante 10.0 por ciento y se ubican en la parte sur del municipio.
La conforma básicamente un arroyo de caudal permanente, que baja de la falda occidental del cerro de San Gabriel y continúa en dirección suroeste. Otros recursos hidrológicos son los arroyos que se forman en el periodo de lluvias, así como los diez pozos con que cuenta el municipio para la extracción de agua potable.
El clima del municipio es semiseco, con régimen de lluvias en los meses de julio a septiembre. El periodo caluroso se presenta en los meses de marzo a mayo. La dirección de los vientos en general, es de sureste a noroeste. La temperatura promedio mínima anual registrada es de 6.3° C y la máxima de 22.3° C. La precipitación promedio mínima registrada es de 7.3 milímetros y la máxima de 122.7 milímetros.
Los componen sus tierras de cultivo agricola y pastos para la cria de ganado.
Por su ubicación geográfica y clima, el municipio tiene una vegetación compuesta principalmente por bosques de pino y oyamel, en el primer caso las especies representativas son ayacahuite (Pinus ayacahuite ), pino real (P. montezumae ), pino colorado (P. patula ), pino blanco (P. pseudostrobus ) y teocote (P. teocote ). En el segundo caso la especie dominante es el oyamel (Abies religiosa).
El bosque de pino, constituido por teocotes, pino colorado, pino blanco, y pino ayacahuite, presentan una distribución restringida en la sierra del norte del estado, la cual colinda con el vecino estado de Puebla y frecuentemente se encuentran creciendo en microclimas húmedos. Este bosque de pino se encuentra severamente infectado por balitas o injerto de pino (Arceuthobium vaginatum), el cual causa deformaciones sobre troncos y ramas. A esta vegetación es frecuente encontrar asociado ailites (Alnus jorullensis), madroño (Arbutus xalapensis), encino rugoso (Quercus rugosa) y tepozán de cerro (Buddleia parviflora). En la parte baja del municipio hay vestigios de matorral xerófito, comunidad vegetacional que se caracteriza por tener diferentes tipos de plantas suculentas, plantas de hoja arrosetada, plantas sin hojas y plantas de hojas pequeñas y espinosas, las especies que caracterizan a esta comunidad vegetal son: el maguey de cerro (Agave horrida), el agave pulquero (A. salmiana), el zotol (Nolina longifolia), la palma de izote (Yucca filifera), la palma (Dasylirion acrotriche) y diversas especies de nopal (Opuntia spp.).
Entre la fauna se encuentran: ardilla (Spermophilus mexicanus), tuza, tlacuache (Didelphis marsupialis), coyote (Canis latrans), gato montés (Linx rufus ) y liebre (Lepus californicus), aves como gavilán (Falco sparverius), lechuza (Bubo virginanus) y reptiles como xintete, víbora de cascabel (Crotalus sp.).
En el territorio estatal hay suelos de tipo cambisoles, litosoles, andosoles, regosoles, gleysoles, fluvisoles, vertisoles, solonchaks, ranker, rendzinas, serosoles e histosoles. En el municipio de Altzayanca existen suelos regosoles districes, con arena eólica de materiales con sedimentos de cuenca y abanicos fluviales de La Malinche. Además de cambisoles entricos, que son suelos de barro café claro recubierto de la capa coluvial arenosa.
El total de la superficie que ocupan las unidades de producción rural en el municipio de Altzayanca es de 13,747 hectáreas, área que representa el 5.7% de la superficie del estado. De tal extensión, 11 652 hectáreas, o sea el 84.8%, constituyen superficie de labor, es decir, que sus tierras son dedicadas al cultivo anual o de ciclo corto, así como a frutales y plantaciones. El resto del suelo se distribuye en pastos naturales, con 1,923 hectáreas, es decir el 14.0% del total; bosque o selva, con 65 hectáreas que representan sólo el 0.5% y sin vegetación, con 107 hectáreas, es decir 0.7%.
