Membre de la Communauté d'Agglomération de Grand Châtellerault depuis le 1er janvier 2017, la commune de Coussayles-Bois s'étend sur 43,3 km², pour une population totale 999 en 2015. Elle est bordée par les communes de Saint-Sauveur à l'ouest, Leigné-les-Bois au sud, La Roche-Posay à l'est et Mairé et Lésigny au nord.

Le territoire de la commune est particulièrement bien irrigué par une dizaine de petits ruisseaux. Une partie d'entre eux prennent leur source dans la commune voisine de Pleumartin et se rejoignent pour former la Luire. Elle traverse la commune du sud vers le nord pour aller se jeter dans la Creuse, près du bourg de Lésigny.
Le ruisseau des Préaux, qui prend sa source au lieu-dit du même nom, vient se jeter dans le ruisseau de Laplatte, l'un des plus importants de la commune. Ce dernier passe au nord du bourg pour ensuite grossir la Luire. Outre ces cours d'eau, plusieurs fontaines assuraient l'alimentation en eau de la commune, notamment les fontaines Rateau et Manteau, à l'ouest du bourg.

La commune a conservé un vaste couvert boisé qui occupe une grande partie de sa surface. Il se repartit de part et d'autre de la Luire. Au sud-est du bourg, les bois Naudin, de la Jarrie et des Meules forment une surface arborée continue de plus de 3 km. Il faut aussi citer les bois de la Garenne près de la Vervolière, ainsi que les bois des Grandes Courances et du Turreau au nord de la commune.
La partie sud de la grande forêt de la Groie est située au nord de Coussay-les-Bois. Elle est classée en tant que Zone Naturelle d’Intérêt Écologique, Faunistique et Floristique (ZNIEFF). Ce bois est une zone de peuplement et de reproduction de plusieurs espèces d'oiseaux, dont certaines (rapaces, bécasses, etc.) sont jugées vulnérables dans cette partie de la région Nouvelle-Aquitaine.

Au plan géologique, le sous-sol de la commune présente des types de roches variés. De loin la plus abondante, la pierre calcaire tendre dite tuffeau, est largement employée dans les constructions. Les pierres meulières sont aussi présentes, à la limite communale avec Lésigny et au lieu-dit les Buffrières. Le silex est aussi très abondant dans le sous-sol. On le retrouve en tant que matériau de construction dans certains hameaux de la commune. À partir du 19e siècle, il est presque exclusivement employé dans la partie basse des murs pour éviter les remontées d'humidité provenant du sol.