刘家峡镇境内河道属黄河流域，二级河洮河在刘家峡汇入一级河黄河。

刘家峡水库是黄河上游开发规划的第七个梯阶电站，水库地处高原峡谷，被誉为高原明珠。

刘家峡镇地处青藏高原与黄土高原的过渡地带，地形可分为河谷阶地、黄土丘陵和石质山地。