Nella vallata tra il Merse, l’Ombrone e l’Arbia si estendono i 114 Kmq. del territorio di Murlo, costituito per la maggior parte da zone boschive. La posizione geografica, lontano dalle più importanti vie di comunicazione, ha per lungo tempo isolato il comune dalle vicende politiche dei vicini territori. Ancora oggi il paese è intatto nelle sue strutture, anche grazie al lungo periodo di sottomissione al conservatore vescovo di Siena.

Dal territorio di Murlo si estendono le Colline Metallifere, che insieme alle rocce ofiolitiche (presenti nella zona sud-ovest), effusive e sedimentarie (presenti a sud), costituiscono una riserva importante per le numerose industrie estrattive.

Questa attività era presente già in passato, quando le località minerarie della zona fornivano grandi quantità di lignite (trasportata a Murlo tramite una piccola ferrovia), manganese (che giungeva da Poggio Abbù e da Mattioni), calcopirite (proveniente da Montespecchio) e gesso (ricavato da Beccarelli e Fontazzi). Importanti cave di serpentina fornirono materiale utilizzato per la costruzione del Duomo di Siena, cave di breccia offrono ancora oggi composti usati nella manutenzione delle strade. L’avvento dell’industria, con il conseguente spopolamento della zona, ha portato al crollo dell’attività estrattiva e dell’agricoltura. Gran parte del patrimonio artistico e rurale del territorio, per lungo tempo abbandonato, è andato perduto, e solo da poco si sta cercando di valorizzare i pochi "tesori" rimasti attraverso opere di restauro.

Come già accennato, Il territorio in cui è ubicato Murlo è costituito prevalentemente da ampie distese boschive, nelle quali sono presenti numerosi esemplari di pini, faggi, cipressi, ai quali si affiancano olmi, ginepri e noccioli. Questo tipo di vegetazione, all’interno della quale è incastonato il borgo di Murlo, costituisce un classico esempio di "macchia mediterranea".