Kecamatan Kemranjen berada di selatan [[Pegunungan Serayu Selatan]] bagian barat. Topografi berupa [[perbukitan]] disebelah utara dan dataran rendah dibagian selatan. Ketinggian wilayah Kecamatan Kemranjen antara 30-460 meter diatasdi atas permukaan air laut ([[Mdpl]]) dengan rata rata 31 [[Mdpl]] dimana titik tertinggi berada di Bukit Gendeng (456 ([[Mdpl]])) di [[Karanggintung, Kemranjen, Banyumas|Desa Karanggintung]]. Secara geoloi wilayah utara merupakan [[perbukitan]] antklin Sidura-Wagirjampang yang tersusun atas batuan breksi Formasi Halang seperti andesit, basalt dan batu gamping. Sedangkan dibagian tengah tersusun atas batuan Formasi Halang seperti perselingan batupasir, batulempung, napal dan tuff. Sementara bagian selatan berupa dataran aluvial berupa lempung, karakal, kerikil, lanau dan pasir. Sungai-sungai utama yang melintasi Kecamatan Kemranjen antara lain Sungai Bengawan, Sungai Situmang, Sungai Samarta dan Sungai Gatel.
