남서쪽이 높고 북동쪽이 낮아지면서 동해에 이르는데 이 길이는 10㎞, 북서쪽에서 남동쪽까지의 최대 폭은 12㎞, 면적은 95㎢ 가량이다.
서쪽에는 발리봉(鉢里峰, 388m)·쌍학산(雙鶴山, 1,021m)·우동산(雨動山, 1,036m) 등이 솟아 있고 남쪽에는 금강산(金剛山)의 연봉인 수청봉(樹靑峰, 542m)·운봉산(雲峰山, 246m) 등이 둘려 있다.
통천평야는 북쪽에 십이현천(十二峴川), 중앙에 광교천(廣橋川), 남쪽에 염성천(溓城川)이 흐르고 이 사이에 200m 내외 구릉이 이들 하천 유역을 나눈다. 해안에는 총석정(叢石亭)·연대산(蓮臺山) 등이 있는 곶이 돌출하고 이 사이에 기다란 사빈(砂濱)이 발달해 있다.
해안의 사빈에는 광포(廣浦)를 비롯한 석호(潟湖)가 있으며 일부는 간척된 것도 있다. 푄의 영향을 받는 1월 평균 기온은 -2.8℃, 8월 평균 기온은 23.8℃, 연평균 기온은 10.0℃ 내외이고 연강수량은 1,291.8㎜이다. 기반암은 대부분 화강편마암이다.
주요 토양은 갈색산림토이고 보리·밀·조·수수·옥수수·콩·감자 등이 많이 난다. 관개 시설이 갖추어진 충적지는 논으로 이용된다. 원산∼양양간의 동해북부선(東海北部線)선이 지나갔으나 6.25 전쟁 때 파괴되었다.
통천읍이 해방 전까지 중심지였으나 해방 후 북쪽으로 6㎞ 가량 떨어진 고저(庫底)로 행정 중심지가 옮겨갔다.
총석정(叢石亭)을 비롯하여 금강굴(金剛窟)·쌍학곡(雙鶴谷)·우동곡(雨動谷)·관음사(觀音寺)·광포(廣浦) 등의 명승이 있다.