Челопеч се намира в Златишко-Пирдопската котловина, която спада към Задбалканските котловини. Те са разположени последователно от запад на изток и оформят сравнително тясна ивица между Стара планина и Средногорието. Водеща роля в морфотектонското им развитие има Задбалканският дълбочинен разлом по южното подножие на Стара планина. Огъванията на денудационните нива по южния склон на Стара планина и северния склон на Средногорието са прераснали в разсядания, изразени в релефа, които са предначертали обхвата на Задбалканските котловини. В подножието на Стара планина е образуван мощен делувиално-пролувиален шлейф. Старопланинската ограда на котловината е от палеозойски и горнокредни скали, стръмна и обезлесена. Средногорската ограда е от гранити.