文殊镇位于河西走廊西段、讨赖河南岸的戈壁滩上，属祁连山北麓褶皱地带，总体地势西南高、东北低，最高海拔2228米，最低海拔1550米。文殊山位于文殊镇西南部，山体砾岩裸露。文殊山以北是20世纪以来由祁连山洪积塑积的洪积扇和冲积扇，自然坡度12.25‰。

文殊镇位于河西走廊西段，嘉峪关市区以南，文殊山北麓，北以讨赖河与峪泉镇为界，东与酒泉市肃州区西峰乡、西洞镇接壤，南与张掖市肃南裕固族自治县祁丰藏族乡隔山相望。镇域版图略呈西北~东南走向的纺锤形，东西长21千米，南北宽10千米，总面积134平方千米。镇政府驻石桥村，地理坐标为东经98°22′，北纬39°41′。

文殊镇地处中纬度地带，属大陆性干旱气候，冬长夏短，全年干旱少雨。年平均气温7.3℃，1月平均气温-9.7℃~-9.4℃，极端最低气温-31.6℃(1952年2月18日)，7月平均气温20.3℃~21.6℃，极端最高气温38.7℃(1973年7月31日)。文殊镇地处内陆戈壁，昼夜温差较大，年平均气温日较差16.67℃，最大日较差29℃(1979年4月11日)。降水量随地势升高而增加，戈壁绿洲地带年平均降水量仅85.3毫米，降水集中于6~8月，年最大降水量165.7毫米(1979年)，年最小降水量35毫米(1956年);文殊山年平均降水量在150毫米以上。年平均蒸发量2114.3毫米。年平均相对湿度46%。文殊镇属长日照区，年平均日照时数约3000小时，日照率69%，年平均太阳辐射量145.6千卡/平方厘米。年平均风速2.4米/秒，夏秋季多东南风，冬春季多西北风。年平均8级以上大风日数17天，风速高峰期在16时左右。

文殊镇农用地面积25749.5亩，占总面积的12.8%;其中耕地20278.7亩，人均2.59亩，园地2429.4亩，人工林地2625.5亩，牧草地415.9亩。水域及水利设施用地面积35235.8亩，占总面积的17.5;其中河流水面774.6亩，坑塘水面61.2亩，滩涂32189.1亩，沟渠2148.2亩，水利工程建筑62.7亩。城镇村及工矿用地面积3581.2亩，占总面积的1.92%;其中村镇居民点用地2989.3亩，独立工矿用地591.9亩。交通运输用地2851.9亩，占总面积的1.42%;其中铁路用地1513.7亩，公路用地628.3亩，农村道路用地709.9亩。未利用土地133366.6亩，占总面积的66.38%，其中裸岩砾石地129810.8亩，田坎3328.5亩，裸地227.3亩。

文殊镇为汉族聚居区，据2010年第六次人口普查数据，文殊镇汉族人口7373人，占户籍人口的99.57%;少数民族人口32人，占户籍人口的0.43%。少数民族人口中，藏族19人，裕固族10人，满族2人，土家族1人。

讨赖河为文殊镇乃至嘉峪关市工农业生产用水的主要来源。据酒泉水文站在境内讨赖河龙王庙处的观测统计，讨赖河年径流量4亿立方米。

1972年，双泉年涌水量1324万立方米，可利用量662万立方米。2002年，年涌水量达到2877万立方米。

讨赖河(北大河)是文殊镇境内唯一一条河流，属黑河水系，为内流河，发源于祁连山深处托勒山下，在西末山子以西入境流向东北，过兰新铁路桥后转向东偏南，流经嘉峪关市区南缘，至张家油房以北进入酒泉市，境内长约35千米，平均流量15.15立方米/秒。每年12月至次年3月为结冰期(枯水期)，平均流量10立方米/秒，输沙量0.56千克/立方米，河水清亮;7月至9月平均流量200-500立方米/秒，输沙量108千克/立方米，河水浑浊，呈土黄色文殊镇地处西北内陆戈壁荒漠地带，风灾、霜冻、寒潮、干旱、洪涝、地震等自然灾害多发。风灾主要有干热风、大风2种，河口、团结、冯家沟等北大河畔地带风灾多发，其中干热风集中在6月下旬至8月上旬，平均十年七遇，造成小麦减产。8级以上大风天气多出现在3至6月，危害蔬菜大棚和农作物。每年秋冬时节寒潮较强时往往引发霜冻灾害。由于降水年际变化较大，夏季旱涝灾害时有发生。文殊镇南靠祁连山，夏季暴雨引发山洪，造成较大损失。

文殊镇地处西北内陆戈壁荒漠地带，风灾、霜冻、寒潮、干旱、洪涝、地震等自然灾害多发。风灾主要有干热风、大风2种，河口、团结、冯家沟等北大河畔地带风灾多发，其中干热风集中在6月下旬至8月上旬，平均十年七遇，造成小麦减产。8级以上大风天气多出现在3至6月，危害蔬菜大棚和农作物。每年秋冬时节寒潮较强时往往引发霜冻灾害。由于降水年际变化较大，夏季旱涝灾害时有发生。文殊镇南靠祁连山，夏季暴雨引发山洪，造成较大损失。

文殊镇境内以嘉峪关断层为界，地下水运动差异较大。断层以西地下水埋藏较浅，深10-25米，含水层厚10-50米，潜水由南向北流动;向东越过断层线后，由于含水层底板下降，潜水面深度突增至100米以下，含水层厚度也突然大至400米以上。此外由于讨赖河河水的渗漏作用，讨赖河沿岸地下水较丰富。双泉位于文殊山北坡地质断层处，1972年涌水量0.43立方米/秒，经过多次裁引后，2002年涌水量为0.925立方米/秒。文殊镇地处中纬度地带，属大陆性干旱气候，冬长夏短，全年干旱少雨。年平均气温7.3℃，1月平均气温-9.7℃~-9.4℃，极端最低气温-31.6℃(1952年2月18日)，7月平均气温20.3℃~21.6℃，极端最高气温38.7℃(1973年7月31日)。文殊镇地处内陆戈壁，昼夜温差较大，年平均气温日较差16.67℃，最大日较差29℃(1979年4月11日)。降水量随地势升高而增加，戈壁绿洲地带年平均降水量仅85.3毫米，降水集中于6~8月，年最大降水量165.7毫米(1979年)，年最小降水量35毫米(1956年);文殊山年平均降水量在150毫米以上。年平均蒸发量2114.3毫米。年平均相对湿度46%。文殊镇属长日照区，年平均日照时数约3000小时，日照率69%，年平均太阳辐射量145.6千卡/平方厘米。年平均风速2.4米/秒，夏秋季多东南风，冬春季多西北风。年平均8级以上大风日数17天，风速高峰期在16时左右。