Sant Bartomeu del Grau, situat a l'est del Lluçanès, és separat de la Plana de Vic per la costa encinglerada a llevant del municipi. La considerable altitud dels serrats que envolten el poble, al voltant dels 900 metres, permet contemplar unes esplèndides vistes de la Plana, i les muntanyes circumdants (el Montseny, les Guilleries i el Collsacabra, el Puigsacalm), de bona part del Pirineu Oriental (el Canigó, el Puigmal, el Pedraforca, el Cadí) i de la serres situades a migdia Montserrat). El relleu està format per un conjunt de serrats, torrents i rieres que, a Sant Bartomeu, donen un paisatge abrupte, encinglerat i ple de valls curtes i profundes. La riera de Sant Bartomeu i la riera de les Llobateres, que neixen prop del poble, baixen, pel sud, fins la confluència amb el Méder; la Tuta i altres torrents porten les seves aigües cap a la riera de Sorreigs, que desemboca directament al Ter; i finalment, a l'oest del municipi, alguns torrents aboquen les seves aigües cap a la riera d'Olost, de la conca del Llobregat.
A causa de l'altitud i la situació geogràfica, el terme de Sant Bartomeu del Grau, com l'extrem oriental del Lluçanès, té un clima mediterrani de muntanya mitjana, de característiques una mica diferents respecte la zona central i est d'Osona i la resta del Lluçanès. La mitjana de precipitacions és superior a la de les terres veïnes i el fred s'hi deixa sentir en els mesos centrals de l'hivern. Amb tot, cal fer notar l'absència de boira, en contrast amb la Plana, la qual cosa dóna al municipi una temperatura molt agradable. Aquesta peculiaritat es posa de .manifest sobretot quan la inversió tèrmica i la boira provoca glaçades prop de Vic que duren més d'un dia, mentre que a Sant Bartomeu el sol afavoreix temperatures suaus.