La commune de Saint-Marcel Sur Aude fait partie d'un territoire rural, entre paysages de plaine et piémont. Elle est située dans la région hydrographique « Côtiers méditerranéens », au sein du bassin hydrographique Rhône-Méditerranée-Corse. Elle est drainée par le fleuve de l’Aude, la rivière de la Cesse et le ruisseau de la Mayral.
Un site Natura 2000 a été défini sur la commune au titre de la directive habitats : le « cours inférieur de l'Aude », d'une superficie de 5 358 ha, permet la reproduction d'espèces migratrices vulnérables en forte régression depuis la prolifération des ouvrages sur les cours d'eau.
Une ZNIEFF (Zone naturelle d'intérêt écologique, faunistique et floristique) de type 1 est recensée sur la commune : le « cours inférieur de l'Aude » (295 ha), couvrant 12 communes du département.
