Ubicado en el Altiplano central mexicano a 2 200 metros sobre el nivel del mar, el municipio de Santa Ana Nopalucan se sitúa en un eje de coordenadas geográficas entre los 19 grados 18 minutos latitud norte y 98 grados 20 minutos longitud oeste.
Localizado al sur del estado, el municipio de Santa Ana Nopalucan colinda al norte y poniente con el municipio de Ixtacuixtla de Mariano Matamoros, al sur colinda con el municipio de Nativitas, al oriente se establecen linderos con los municipios de San Damián Texóloc y Panotla.
De acuerdo con la información del Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática, el municipio de Santa Ana Nopalucan comprende una superficie de 9.07 kilómetros cuadrados, lo que representa el 0.23 por ciento del total del territorio estatal, el cual asciende a 3,991.14 kilómetros.
Se presenta en el municipio una sola forma de relieve, zonas planas que abarcan la totalidad del municipio de Santa Ana Nopalucan.
Los recursos hidrográficos del municipio son: el río Rojano y sus afluentes que atraviesan la parte central del municipio con un recorrido aproximado de 3.5 km., en dirección norte-sur, además cuenta también con pozos de agua potable.
En el municipio el clima se considera templado subhúmedo, con régimen de lluvias en los meses de mayo a septiembre. Los meses más calurosos son de marzo a junio. La dirección de los vientos en general es de norte a sur, Igualmente la temperatura media anual máxima registrada es de 24.6 grados centígrados. Durante el año. La precipitación promedio mínima registrada es de 7.9 milímetros y la máxima de 131.6 milímetros.
Los componen sus tierras de cultivo agricola y pastos para la cria de ganado.
Tipo de suelo
Existen en el territorio del estado de Tlaxcala los siguientes tipos de suelos: cambisoles, litosoles, andosoles, regosoles, gleysoles, fluvisoles, vertisoles, solonchaks, ranker, rendzinas, serosoles e histosoles. En el municipio de Nopalucan, existen tres grandes tipos de suelos: los cambisoles, fluvisoles y gleysoles Corresponden a los cambisoles aquellos suelos de sedimentos piroclásticos translocados, con frecuencia con horizontes duripan ó tepetate. Los suelos fluvisoles son de sedimentos aluviales, poco desarrollados y profundos. Por último, los suelos de tipo gleysoles son con sedimentos aluviales influenciados por aguas subterráneas, poco desarrollados y profundos.
Por su ubicación geográfica, clima y corrientes de agua, corresponde al municipio una vegetación arbórea predominantemente de galería, dominando el aile (Alnus acumiata), asociado con otras especies como el sauce (Salix bonplandiana), el sauce llorón (S. babilonica), el fresno (Fraxinus uhdei) y el tepozán (Buddleia cordata). Asociados a los terrenos de cultivo, se encuentran árboles de capulín (Prunus serotina), tejocote (Crataegus pubescens), zapote blanco (Casimiroa edulis), cedro blanco (Cupressus benthamii) y el pirul (Schinus molle). En la flora urbana y suburbana abundan las especies introducidas, como el trueno, el eucalipto la casuarina, el álamo y el ciprés.
No obstante el crecimiento y la expansión acelerada de la mancha urbana, en el municipio todavía es común encontrar algún tipo de fauna silvestre como el conejo, (Sylvilagus floridanus) liebre (Lepus californicus), tlacuache, (Didelphis marsupialis), ardilla (Spermophilus mexicanus), y búho (Bubo virginianus), reptiles como víbora de cascabel (Crotalus spp.), escorpión y lagartija, así como una gran variedad de aves, y diversas especies de roedores.