Gmina Dubienka leży w obrębie podniesionej platformy prekambryjeskiej. W podłożu występują utwory paleozoiku (górna kreda), wykształcone głównie jako margle i kreda pisząca. Stropowa część tych utworów o miąższości 5,0 -10,0 m jest silnie zwietrzała. Pod względem litologicznym zwietrzelina ma charakter gliny pylastej z domieszką okruchów skały litej. Czwartorzęd reprezentują: utwory staroplejstoceńskie reprezentowane przez gliny, iły i mułki. Są to twory zwarte, twardoplastyczne, o miąższości powyżej 4,5 m, występują w rejonie m. Józefów (poł. – wsch. Część gminy) oraz w rejonie miejscowości Siedliszcze i Radziejów (zach. Cześć gminy).
Na w/w utworach mogą występować piaski wodnolodowcowe, wykształcone jako piaski średnie o miąższości ponad 4,5 m, występują w południowo – wschodniej części gminy w rejonie wsi Jasienica.
Młodszy plejstocen reprezentowany jest przez utwory akumulacji rzeczno – jeziorzyskowej, w postaci piasków, pyłów, glin pylastych, piaszczyste, występują na obszarze całej gminy. Miąższość tych utworów wzrasta w kierunku wschodnim.
W dnach dolin Bugu i Wełnianki oraz zagłębieniach bezodpływowych występują grunty organiczne holoceńskie, reprezentowane przez namuły i torfy o miąższości od kilkudziesięciu centymetrów do kilku metrów. W dolinie Bugi dominuje akumulacja utworów mineralnych – mad pylasto-piaszczystych o miąższości ponad 1,0 m tworzących taras zalewowy. Starorzecza wypełnione są akumulacją bagienną – torfami lub namułami, suche dolinki natomiast – deluwiami piaszczystymi.
Najkorzystniejsze warunki dla budownictwa występują na nośnych gruntach wytworzonych ze skał kredowych, glinach staroplejstoceńskich, piaskach wodnolodowcowych i rzeczno – jeziorzyskowych. Obszary o niekorzystnych warunkach budowlanych to współczesne doliny rzeczne i obniżenia terenu wypełnione utworami holoceńskimi.
Warunki klimatyczne
Klimat w rejonie gminy Dubienka charakteryzuje się przewagą wpływów kontynentalnych oraz silnym wpływem wyżyn. Warunki klimatyczne scharakteryzowano w oparciu o dane stacji meterologicznej w Chełmie. Klimat gminy charakteryzuje się długim latem, długą i chłodną zimą, wysoką amplitudą roczną wynoszącą 23,9 C. Średnia temperatura w roku wynosi 7,0 °C. Średnia suma opadów wynosi 593 mm, rocznie usłonecznienie wynosi ok. 1600 godzin. W ciągu roku występuje ok. 128 dni z przymrozkami. Okres wegetacyjny trwa w tym rejonie 200-210 dni. Stosunki wietrzne modyfikowane są przez dolinę Bugu i kompleksy leśne. Przeważają wiatry z kierunku południowo – zachodniego i południowo – wschodniego, najmniej jest wiatrów północno – zachodnich, północno – wschodnich i północnych. Średnia ważona prędkość wiatru wynosi 4,8 m/s. Warunki klimatu lokalnego modyfikowane są przez rzeźbę terenu, wody, zagospodarowanie terenu, roślinność. Najkorzystniejsze warunki termiczno – wilgotnościowe panują na zboczach o ekspozycji południowej, południowo-wschodniej i południowo-zachodniej. Niekorzystne warunki klimatu lokalnego występują w dolinie Bugu, a także w dolinie Wełnianki. Następuje tu akumulacja powietrza, występują częste inwersje termiczne, przymrozki i mgły.
Gmina Dubienka na przeważającym obszarze posiada korzystne warunki wietrzne, charakteryzujące się dostatecznym przewietrzaniem i jednocześnie niezbyt silnym nawietrzaniem. Szczególnie korzystne warunki klimatyczne dominują w rejonie Radziejewa, Kol. Siedliszcze, Jasienicy, Krynicy, Józefowa i Skryhiczyna: korzystnymi warunkami klimatycznymi charakteryzują się kompleksy leśne. Gmina charakteryzuje się bardzo dobrymi warunkami higieny atmosfery. Na terenie gminy nie występują zakłady mogące w znaczący sposób wpływać na stan czystości powietrza atmosferycznego. Na terenie gminy nie prowadzono pomiarów ciągłych zanieczyszczenia powietrza, jak również emisji hałasu komunikacyjnego i przemysłowego.
Wody powierzchniowe
Pod względem hydrograficznym teren gminy Dubienka położony jest w dorzeczu Bugu, który stanowi jej wschodnią granicę na długości około 24 km. Rzeka charakteryzuje się deszczowym ustrojem zasilania, z podwójnym maksimum stanu i przepływu wody. Najwyższe stany wody na Bugu notuje się w listopadzie i od końca kwietnia do czerwca, niskie stany – w okresie wrzesień – październik. W okresie wysokich stanów wody występują z brzegów zalewając dno doliny oraz nisko położone tereny przyległe. Bug jest jedną z największych rzek nizinnych przepływających przez terytorium Polski, która zachowała charakter nie poddanej regulacji, dzikiej, silnie zmeandrowanej rzeki.
Płynie doliną pokrytą łąkami o różnym stopniu wilgotności, które są użytkowane ekstensywnie, co sprzyja licznemu występowaniu zbiorowisk roślinnych i zwierzęcych.
Głównym dopływem Bugu jest rzeka Wełnianka, przepływająca na odcinku około 14 km przez teren gminy.
Na terenie gminy występują starorzecza, z których największe znaczenie posiada starorzecze w Starosielu, jest ono wykorzystywane do celów rekreacyjnych i wypoczynkowych. Ponadto występuje niewielkie jezioro Deusze, o powierzchni 2,65 ha.
W ramach “Programu budowy zbiorników retencyjnych” powstał zbiornik wodny w miejscowości Dubienka. Zlokalizowany on został w zabagnionym w obniżeniu terenowym znajdującym się bezpośrednio przy korycie rzeki Wełnianki, z której pobierana jest woda dla potrzeb zbiornika. Powierzchnia zbiornika wynosi 4,70 ha, w tym zwierciadła wody – 4,25 ha, pojemność całkowita 70.100 m3, średnia głębokość – 1,65 m. Zbiornik wykorzystywany jest do magazynowania wody i równocześnie do podnoszenia poziomu wód gruntowych na terenie przyległym, do celów rybackich, użytkowany jest także rekreacyjnie.
Poza nią przepływa tu wiele drobnych cieków o charakterze uregulowanych kanałów. Występują one w rozległych obniżeniach i drobnych zagłębieniach łącząc je ze sobą poprzez liczne przekopy. Mają one znaczenie dla regulacji lokalnych stosunków wodnych. Rzeka Wełnianka stanowi dość istotny lokalny korytarz ekologiczny o charakterze łąkowo – wodnym, umożliwiając łączność z rzeką Bug.