ภูมิประเทศบริเวณนี้เป็นพื้นที่ที่เกิดจากการกัดกร่อนและพังทลายของหินพื้นฐานต่างๆ โดยลำน้ำและกระบวนการอื่นๆ เช่น การเคลื่อนย้ายของกลุ่มวัตถุ (Mass movement) และการชะล้าง (Slope wash) ทำให้เกิดสภาพภูมิประเทศที่ไม่ราบเรียบ เป็นลูกคลื่นลอนลาด มีความลาดเทประมาณ 2-16% มีความสูงจากระดับน้ำทะเลปานกลางประมาณ 30-350 เมตร (กระทรวงเกษตรและสหกรณ์, กองสำรวจและจำแนกดิน2519)

เมื่อพิจารณาจากภาพถ่ายทางอากาศ (สุรพล นาถะพินธุ 2548: 3) พบว่าพื้นที่บริเวณนี้มีร่องรอยทางน้ำธรรมชาติมากมาย ซึ่งเกิดขึ้นจากน้ำซับหรือน้ำพุตามธรรมชาติ แบบแผนการแพร่กระจายของทางน้ำเหล่านี้เป็นแบบรูปกิ่งไม้ แสดงให้เห็นว่าพื้นที่แถบนี้มีการลาดเอียงไปในแนวเดียวกัน คือลาดเอียงจากทิศตะวันออกไปทางทิศตะวันตก หรือลาดเอียงจากเขตของภูเขาไปทางแม่น้ำป่าสัก

พื้นที่บ้านโป่งมะนาวมีความสูงโดยเฉลี่ยประมาณ 180 เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง และจัดเป็นพื้นที่ส่วนหนึ่งของเขตลุ่มแม่น้ำป่าสัก แม่น้ำสายนี้อยู่ห่างออกไปทางทิศตะวันตกประมาณ 10 กิโลเมตร นอกจากนี้ยังมีภูเขาหินปูนสูง 2 ลูกที่อยู่ใกล้บ้านโป่งมะนาว ภูเขาที่ตั้งอยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือคือ เขาโป่งสวอง ส่วนภูเขาที่ตั้งอยู่ทางทิศใต้คือ เขาลูกมน (สุรพล นาถะพินธุ 2548: 2)

สภาพพื้นที่บริเวณวัดโป่งมะนาวและแหล่งโบราณคดีบ้านโป่งมะนาว มีลักษณะเป็นเนินดิน ขนาดยาวประมาณ 400 เมตร และส่วนที่กว้างที่สุดกว้างประมาณ 200 เมตร เดิมมีลำห้วยล้อมรอบเนินดิน แต่ปัจจุบันลำห้วยด้านทิศเหนือตื้นเขินไปแล้ว ทิศทางการไหลของลำห้วยไหลจากทิศตะวันออกไปยังทิศตะวันตก หรือไหลไปทางบ้านสวนมะเดื่อ จนรวมเข้ากับลำห้วยอื่นๆ และไหลลงสู่แม่น้ำป่าสักในที่สุด

ด้านปฐพีวิทยาพบว่าดินในพื้นที่แถบนี้โดยทั่วไปเป็นชุดดินลพบุรี (Lop Buri Series: Lb) (นายวิจิตร ทันด่วน และคณะ 2519) ซึ่งเกิดจากตะกอนน้ำพาที่มีแร่ดินเหนียว ส่วนใหญ่เป็นชนิดมอนท์มอริลโลไนต์ (Montmorillonite) ทับถมอยู่บนชั้นปูนมาร์ล (Marl) หรือตะพักเขาหินปูน เช่นเดียวกับแหล่งโบราณคดีบ้านโป่งมะนาว ซึ่งมีลักษณะเป็นลานตะพักปูนมาร์ล (Marl terrace) ทับถมจากตะกอนน้ำพาเป็นหลัก ดินมีความเป็นด่างอ่อน (ค่า pH 8-8.5)

อย่างไรก็ตาม ดินในบริเวณแหล่งโบราณคดีบ้านโป่งมะนาวมีความแตกต่างออกไปจากชุดดินลพบุรีในพื้นที่อื่นเล็กน้อย โดยเฉพาะในชั้นดินบน กล่าวคือเป็นดินที่มีลักษณะผสมผสานกันระหว่างชุดดินลพบุรีกับชุดดินตาคลี (Takhli Series: Tk) และชุดดินปากช่อง (Pak Chong Series: Pc) (คณะนักศึกษาภาควิชาโบราณคดี 2546: 24) ที่อาจถูกน้ำพัดพามาจากต้นน้ำและทับถมอยู่บริเวณแหล่งโบราณคดี ทำให้ดินที่พบมีสีน้ำตาล-ดำ ไม่ดำมากดังเช่นสีของชุดดินลพบุรี และดินก็ไม่เหนียวจัดอย่างชุดดินลพบุรี นอกจากนี้ในชั้นดินบนตอนล่างและชั้นดินล่างจะพบชั้นปูนมาร์ล (Marl) ทั้งที่เป็นเม็ดและเชื่อมต่อกันหนาแน่น และจะพบมากขึ้นตามระดับความลึกจากผิวดิน

ส่วนคุณสมบัติประการอื่นๆของดินที่แหล่งโบราณคดีบ้านโป่งมะนาว คือ ดินมีการะบายน้ำดี การไหลบ่าของน้ำบนผิวดินช้าถึงปานกลาง การซึมผ่านได้ของน้ำช้า ดินมีการหดตัว (ในฤดูแล้ง) และขยายตัว (ในฤดูฝน) สูง เหมาะสมกับการเพาะปลูกพืชไร่ พืชพรรณธรรมชาติที่เหมาะสมได้แก่ พืชในป่าเบญจพรรณ