Luonto on poikkeuksellisen moni-ilmeistä
Maisemallisesti kaupungin alueella vallitsee periaatteessa kaksi maisematyyppiä. Pohjoisessa ja koillisessa on maisema kumpareista, karua ja kallioista. Tähän maisema-alueeseen kuuluvat Mallasveden kivikkoiset rannat. Etelässä Vanajaveden puolella taas aukeavat tyypilliset hämäläiset viljelysmaisemat vanhoine asutuksineen, järvenselkineen, rantapeltoineen, katajaketoineen ja lehtoineen. Metsää Valkeakosken maa-alasta on noin puolet, peltojen osuus jää alle kolmannekseen. Soita on vain vähän. Kallioperä on pääosaksi kiillegneissiä, paikoittain esiintyy mm. gabroa ja metabasalttia.
Vesi virtaa läpi kaupungin
Valkeakosken kokonaispinta-alasta on vesialueita reilu neljännes eli 101 km². Niistä keskeisin on suuri Vanajavesi monine lahtineen ja selkineen. Kaupungin pohjoisosaa reunustava Mallasvesi laskee Valkeakosken kanavan kautta Vanajaveden Rauttunselkään. Yli hehtaarin suuruisia järviä tai lampia on alueella kaikkiaan 21. Pääosa järvistä on melko pienikokoisia ja niukkaravinteisia metsäjärviä tai viljelysalueella sijaitsevia, kulttuuriperäisesti rehevöityneitä pikkujärviä tai lampia. Kasvistoltaan ja linnustoltaan poikkeuksellisen monipuolisia ovat Tykölänjärvi, Saarioisjärvi ja Vähäjärvi.
Harjujonot halkovat maisemaa
Hämeenlinnan Hattelmalanharjusta jatkuva voimakas harjujakso kulkee Sääksmäen halki kohti Lempäälää ja antaa vastakohtaisuudellaan viljelyalueelle maisemallisen kiinnekohdan. Monet harjujonon osat ovat merkittäviä luonto- ja kulttuurikohteita. Kaakosta alkaen muodostumat ovat: Oitinkinnas, Helkavuori, Rironmäki, Huittulanharju, Kelhivuori, Rapolan- ja Liuttulanharju. Tunnetuin niistä on tietysti Rapolanharju, jonka laki on 65-70 metriä Vanajaveden Rauttunselkää ylempänä.
Tervaleppiä ja reheviä lehtoja
Valkeakoskella on runsaasti lehtoja, joihin sisältyy myös monia seudun luonnon erityispiirteitä, kuten rantalehtojen runsaat kynäjalava- ja rantahirvenjuuriesiintymät sekä poikkeuksellisen laajat ja komeat tervaleppäkorvet. Valtaosa lehdoista sijaitsee Vanajaveden rehevillä ranta-alueilla, mutta niitä on myös kaupungin pohjoisosassa mm. Ulvajanniemen ja Painon alueella. Valtakunnalliseen lehtojensuojeluohjelmaan sisältyy kaikkiaan kuusi alueen lehtoa: Mälkiäisten, Sydänniemen, Tunturivuoren ja Vainoniemen lehto sekä Pappilanlahden ja Saunalahden tervaleppäkorpi. Valkeakoski kuuluukin Etelä-Hämeen lehtokeskukseen, jonka alueella lehtoja on selvästi keskimääräistä enemmän.
Valkeakosken alueella kasvaa useita kasvilajeja, joiden päälevinneisyysalue on lounaisrannikon tammivyöhyke. Tällaisia ovat tähkämaitikka, mäkikaura, hakarasara, isokäenrieska ja keltavuokko. Tähkämaitikka luokitellaan Tampereen kasvitieteellisen yhdistyksen ja Tampereen seutukaavaliiton vuonna 1985 laatimassa luettelossa vaarantuneisiin lajeihin Pirkanmaalla.
Vanha kulttuuri näkyy kasvistossa
Uhanalaisista kasvilajeista koirankielen vankin esiintymisalue on Valkeakoskella. Alueella on säilynyt neljä esiintymää. Sääksmäen pappilan esiintymä on laaja, mutta muut ovat niukkoja. Valkeakoski on myös monien muiden vanhan kulttuurin seuralaiskasvien lähes viimeisiä esiintymispaikkoja Pirkanmaalla.