Il territorio comunale di Valle San Nicolao ha forma irregolare e si stende a cavallo tra il bacino del torrente Strona di Mosso e quello del Quargnasca. La quota più bassa si tocca in corrispondenza della frazione Mombello (338 m), situata all'estremità meridionale del comune, mentre l'altimetria risale andando verso il capoluogo (Chiesa, 461 m) ed arriva a superare i 500 m in cima alla collina della Colma (508 m) e sulla prime pendici del Monte Rovella. Il territorio del comune scende poi verso est a fino a toccare la riva destra dello Strona, dove scende di nuovo sotto i 400 m.