Geogràficament parlant, Tortellà es troba en una plana de l’Alta Garrotxa, que delimita al nord amb els penya-segats del Pla de la Calma, al sud amb els pendents que porten a la plana d’Argelaguer, a l’est amb el riu Juiàs i l’oest amb el riu Llierca. El municipi pertany a la conca hidrogràfica del riu Fluvià.
El relleu del municipi és una conseqüència de dos fenòmens que van tenir lloc durant el Terciari: les forces del plegament alpí que van formar el Pirineu i el Prepirineu, i una de les falles que es van produir a la Garrotxa. La zona nord del terme està accidentada pels contraforts més meridionals del prepirineu, amb muntanyes que no superen els 900 metres, com Montsipòsit (806 m) o Sant Jordi (785 m). A mesura que es va cap al sud, el desnivell de les muntanyes va disminuint fins a arribar a la plana de Tortellà, que és una falla omplerta d’aportacions fluvials i un poc erosionada pels petits cursos fluvials de la zona.
Dins dels 11,07 km2 del terme municipal passen pocs cursos d’aigua. El riu Llierca i el Juiàs són els més importants i també fan de divisió administrativa entre els termes de Montagut i Oix i Sales de Llierca respectivament. A part, també hi ha un estany a la vora del nucli de Tortellà i diverses fonts repartides pel terme, com són la Font del Cosi, la Font de l’Horta o la Font de les Valls.
