La situación de Vergara en el norte de la península Ibérica, cerca de la costa, hace que su clima sea de tipo oceánico templado. Temperaturas suaves con inviernos y veranos suaves donde las temperaturas extremas raramente superan los 0 y los 35 °C. Precipitaciones muy abundantes y uniformemente distribuidos a lo largo del año, media anual de precipitación es de 1.300 mm. En los valles se produce, frecuentemente, la inversión térmica que provoca nieblas y grumas matinales.

Todo el territorio municipal de la villa de Vergara pertenece a la cuenca hidrográfica del río Deva. En él desembocan otros ríos y arroyos que completan la hidrografía de Vergara. Por la derecha el Deva recibe al Aránzazu que procede de Oñate, Anzuola, Arane y Muskirichu y por la izquierda Epel, Anguiozar y Ubera ó San Juan. El Deva a su paso por Vergara atraviesa varios puentes. A principios del siglo XIX Tomás López en su diccionario decía; Dicho rio Deva abunda en anguilas, barbos y bogas; atraviésanle catorce ó quince puentes de tres y quatro ojos; tiene cinco molinos, con otros doce en los arroyos, y una ferrería en que se trabajan anualmente 6 mil arrobas de hierro. Hay al pie de 300 fuentes de buena agua, algunas marciales ó ferruginosas, y una medicinal llamada Eguzquiza, confinante con la de Anzuola.

Con una altitud de 149 msnm Vergara se asienta en un terreno de margas cretáceas con areniscas intercaladas. El relieve es muy severo con pendientes y pocas llanuras con muchas elevaciones que rondan los 700 msnm de altitud. Las cadenas montañosas recorren el territorio municipal en dirección noroeste a sudoeste y en ellas destacan las cumbres del Elosua de 709 m que se alza sobre el núcleo urbano, Iru-tontorreta, Gurutzeaga, Galarraga, Azaldeguieta, Goi-mendi y Aingeru-buru. Las laderas de los montes acumulan materiales erosionados que crean tierras coluviales con abundancia de minerales haciendo que la tierra sea fértil. En estos terrenos se ubican las casas de campo dedicadas a la agricultura, los caseríos. En el fondo del valle se hay aluviales de poca extensión. La tierra es de la denominada parda caliza con humus rico en material orgánico. En los bosques hay un nivel alto de humedad lo que favorece la transformación de la materia orgánica. Los bosques están formados por castaños, robles y hayas aunque los pinares, de pino Insignis, destinados a la explotación forestal ocupan una gran superficie.