Cervià està situat a la vall alta del Riu Set, el terreny és accidentat i envoltat de muntanyes que sovint superen els 600 metres, Les altituds màximes es troben a la Punta dels Marquesos (655 m), Punta del Pouet (654 m) i el tossal de Sant Blai (608 m).

El clima és Mediterrani Continental Sec, amb una precipitació mitjana anual escassa, entre 400 mm i 450 mm. Els hiverns són freds, amb mitjanes de 3°C a 4ºC i els estius força calurosos tot i així moltes tardes hi arriba el vent de component SE (Xaloc "Marinada") que suavitza les temperatures.

El terme és drenat per nombrosos barrancs. Al sector oriental hi ha els barrancs del Perer, de la Valleta i de la Vall de les Comes, afluents del riu de Set. A la part més occidental, els barrancs de Vallxeca i de la Punta de la Coixa, que desguassen a la Vall dels Marquesos, el qual vessa les seves aigües en el riu de Set. En aquest riu també desemboca el barranc de l'Or, nascut al municipi d'Ulldemolins. El territori és accidentat per contraforts septentrionals de la serra de la Llena i és en una bona part abrupte.