Ubicado en el Altiplano central mexicano a 2 540 metros sobre el nivel del mar, el municipio de Zitlaltepec de Trinidad Sánchez Santos se sitúa en un eje de coordenadas geográficas entre los 19 grados 12 minutos latitud norte y 97 grados 54 minutos longitud oeste. Localizado al oriente del estado, el municipio de Zitlaltepec de Trinidad Sánchez Santos colinda al norte con el municipio de Ixtenco, al sur y al oriente con el estado de Puebla, al poniente colinda igualmente con el municipio de Huamantla y el estado de Puebla. Plaza principal de la cabecera de San Pablo Zitlaltepec.
De acuerdo con la información del Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática, el municipio de Zitlaltepec de Trinidad Sánchez Santos comprende una superficie de 69.17 kilómetros cuadrados, lo que representa el 1.73 por ciento del total del territorio estatal, el cual asciende a 4 060.923 kilómetros cuadrados.
El relieve del municipio, esta constituido por dos grandes zonas: Zonas accidentadas, abarcan el 80.0 por ciento de la superficie total, se localizan en la localidad de Francisco Javier Mina y al poniente del municipio. Zonas semiplanas, comprenden el 20.0 por ciento restante de la superficie municipal, encontrándose en las localidades de San Pablo Zitlaltepec y San Juan Bautista Suelos característicos de las zonas semiplanas.
Los recursos hidrográficos del municipio son un arroyo que baja del manantial de La Malinche, arroyos de caudal durante la época de lluvias localizados en las barrancas El Calvario, El Jarrito, El Zitlaltepec y una barranca que nace del centro al sureste del municipio, mantos y pozos para extracción de agua.
En el municipio el clima se considera templado subhúmedo, con régimen de lluvias en los meses de mayo a septiembre. Los meses más calurosos son de marzo a mayo. La dirección de los vientos en general es de norte a sur, igualmente la temperatura mínima promedio anual registrada es de 5.5 grados centígrados y la máxima de 21.9 grados centígrados.
La precipitación promedio mínima registrada es de 9.2 milímetros y la máxima de 151.0 milímetros.
Los componen sus tierras de cultivo agricola y pastos para la cria de ganado.
La totalidad del municipio de Zitlaltepec, está en el volcán de La Malinche, por ello, su vegetación está dispuesta en varios estratos altitudinales. En la parte inferior se encuentra el bosque de encino (Quercus laeta, Q. obtusata, Q. crassipes), que a menudo convive con el ocote chino (Pinus leiophylla); un poco más arriba el encino de hoja grande (Q. rugosa) se encuentra asociado al madroño (Arbutus jalapensis) y al pino real (Pinus montezumae además del pino blanco (Pinus pseudostrubus) y al ailite (Alnus jurollensis). Este estrato es compartido con especies de menor talla como el huejote (Salix paradoxa) y el tepozán (Buddleia parviflora).
Alrededor de los 2 800 m., de altitud, se encuentra el bosque de oyamel (Abies religiosa), árbol cuya copa es parecida a la de un cono y que se caracteriza por su majestuosidad y belleza. Es importante resaltar, que la densidad media del arbolado en el volcán de La Malinche es de 205 individuos por hectárea. El 61.5 por ciento de su arbolado son coníferas y el 38.5 por ciento son hojosas, además de presentar casi en la totalidad de su superficie huellas de incendio y pastoreo. Vista panorámica de la zona boscosa de Zitlaltepec.
No obstante el crecimiento y expansión de la mancha urbana, en el territorio del municipio, todavía es común encontrar algún tipo de fauna silvestre como por ejemplo: conejo (Silvilagus floridanus) y liebre (Lepus californicus). En la planicie aves y reptiles como la codorniz (Cyrtonix montezumae), picapinos y víbora de cascabel (Crotalus sp).
En el territorio del estado hay suelos tipo cambisoles, litosoles, andosoles, regosoles, gleysoles, fluvisoles, vertisoles, solonchaks, ranker, rendzinas, serosoles e histosoles.
En el municipio existen cuatro grandes tipos de suelos: los fluvisoles, andosoles, regosoles y ranker. Los suelos fluvisoles comprenden sedimentos aluviales poco desarrollados y profundos. Los andosoles, son de sedimentos piroclásticos, por lo general bien desarrollados, de profundidad media a profundos, muy sueltos. Los regosoles, son de sedimentos sueltos, muy poco desarrollados, profundos, con horizonte A ócrico. Los suelos tipo ranker son poco desarrollados, delgados a profundos, poseen un horizonte A úmbrico con menos de 25 cm., de profundidad.
Las unidades de producción rural en el municipio ocupan una superficie de 4 051 hectáreas, cifra que representa el 1.7 por ciento de la superficie total del estado. El total de dicha superficie municipal es de labor, son las tierras dedicadas a cultivos anuales o de ciclo corto, frutales y plantaciones.