Điều kiện tự nhiên của Sơn Lộ có những thuận lợi, đồng thời cũng gây ra những khó khăn cho phát triển kinh tế - xã hội địa phương.

Sơn Lộ là xã miền núi, có độ cao trung bình từ 340 đến 1.000 m so với mặt biển. Địa hình núi đồi là chủ đạo. Trong xã có nhiều đỉnh núi đá. Núi Phja Dạ cao hơn 1.976 m, được coi là nóc nhà phía đông Bắc Bộ, một cảnh quan thiên nhiên kỳ vĩ. Từ trên đỉnh núi, một dòng nước tuôn ra, lan toả thành dòng thác mềm mại xen lẫn những đám mây bồng bềnh trông rất đẹp mắt. Trên đỉnh núi có bãi đất bằng, có cây gỗ quý và hoa đỗ quyên. Chân núi Phja Dạ có nhiều loại khoáng sản như vàng và các quặng kim loại quý hiếm.

Xã còn có núi Slam Slẩu (ba chân kiềng) ở Khau Cà, truyền thuyết kể rằng người khổng lồ tên là Chết Khây ăn mỗi ngày bảy chõ xôi to, đi xoá núi làm đồng bằng, khi đến đó, đang chuẩn bị đồ ăn đặt ba hòn đá làm kiềng thì nghe tin mẹ mất, nên bỏ về, bàn chân dẫm qua Bản Khuông, Nà Lào, Bản Khiếu, Pù Mô, tạo thành đồng ruộng bằng phẳng. Ngoài núi cao, Sơn Lộ còn có đồi đồn Pháp cao 400 m và các đèo  Kéo Ca, Khau Choong, Kéo Cáy, Kéo Nhùng… là điểm ranh giới hành chính giữa các địa phương.

Toàn xã có 20 hang động lớn nhỏ ở Phiêng Lẹng, Bản Tuồng, Bản Riềng, Phja Pàn, Khuổi Tâư,... Có những hang sâu rộng, nhiều ngõ ngách. Hang ở Phja Pàn có khe suối chảy ngầm, nhũ đá tạo thành nhiều hình thù tự nhiên, lạ mắt.

Trên địa bàn Sơn Lộ có sông Năng bắt nguồn từ núi Phja Dạ, chảy qua địa phận xã Sơn Lộ, xuôi về hồ Ba Bể (tỉnh Bắc Kạn) đổ ra sông Gâm. Đoạn sông chảy qua xã khoảng 2 km. Được phù sa bồi đắp, hai bên bờ sông có ruộng đồng bằng phẳng. Sông có độ dốc đều, không có thác, không có đá to, chỉ có đá nhỏ và cát. Sông rộng trung bình 15 m, độ sâu tuỳ theo mùa mưa hay mùa khô, lưu lượng dòng chảy vào loại trung bình, có năm lũ ngập đồng ruộng. Sông cung cấp nước tưới, thủy sản và vật liệu phục vụ xây dựng.

Sơn Lộ có nhiều suối có lưu lượng nước chảy đều quanh năm như Suối Khưa Lốm, Khuổi Tuồng, Khuổi Luội, Khuổi Bản Bóong, Khuổi Khuông, Khuổi Lũng Thôm, Khuổi Phja Pàn  và nhiều khe, rạch nhỏ đổ ra sông Năng, cung cấp nước tưới tiêu và thuỷ điện nhỏ. Suối tạo thành các thác nước cao như Tát Nộc Bên, Quỷnh Xổm, Khau Cà, Tát Áng, Tát Chấu… Xã còn có nhiều khe rạch cung cấp nguồn nước sinh hoạt cho phần lớn nhân dân trong xã, cung cấp nước tưới cho ruộng bậc thang. Ngoài sông Năng còn có sông Neo, tạo thành ranh giới tự nhiên giữa xã Sơn Lộ và xã Huy Giáp.

Lượng mưa hằng năm trên địa bàn xã tương đối đều, độ ẩm khá cao. Xã có hai tiểu vùng khí hậu, vùng thấp thuộc vùng khí hậu nóng của huyện, canh tác được hai đến ba vụ lúa màu; vùng cao ở chân núi Phja Dạ lạnh hơn. Nắng nóng từ đầu tháng 4 đến hết tháng 10, rét từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau. Nhiệt độ cao nhất là 38°C, thấp nhất là dưới 5°C. Sương mù từ tháng 10 đến tháng 2 năm sau.

Theo thống kê, đến năm 2019, dân số của xã Sơn Lộ là 3.162 người, mật độ dân số 58 người/km². Dân cư gồm 5 thành phần dân tộc cùng chung sống (Tày, Nùng, Mông, Dao, Sán Chỉ), trong đó dân tộc Tày chiếm tỷ lệ đông nhất. Tuy thuộc nhiều thành phần dân tộc, đến sinh sống trên vùng đất Sơn Lộ vào những thời điểm khác nhau nhưng trải qua quá trình lịch sử, nhân dân các dân tộc Sơn Lộ đã xích lại gần nhau, hòa nhập, gắn kết xây dựng quê hương.

Trước Cách mạng Tháng Tám năm 1945, giao thông ở vùng đất Sơn Lộ chưa được mở mang. Người dân trong xã đi lại theo đường mòn. Qua các giai đoạn lịch sử, hạ tầng giao thông của xã ngày càng được mở mang. Đường giao thông liên xóm, liên thôn được nâng cấp, cải tạo, đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu đi lại của nhân dân địa phương.

Từ xa xưa, người dân vùng đất Sơn Lộ sống dựa vào sản xuất nông nghiệp, trồng lúa nước và các loại cây hoa màu. Người dân dựa vào điều kiện cư trú của tộc người gắn với từng vùng cảnh quan tự nhiên để tích lũy tri thức trong canh tác nông nghiệp. Cùng với trồng trọt, người dân chăn nuôi các loại gia súc, gia cầm như trâu, bò, lợn, gà… Những năm gần đây, kinh tế nông nghiệp của xã có xu hướng biến đổi mạnh mẽ. Cơ cấu cây trồng được mở rộng. Sản xuất nông nghiệp phát triển theo hướng hàng hóa nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường.