チャタム郡は州の中央部、ピードモント台地地域にある。東部の大半はピードモント台地の小区分である三畳紀盆地に入っている。岩盤の多くは元々火成岩であり、三畳紀に形成された。三畳紀に作られたことで郡南部に石炭鉱脈を形成することになった。郡の最南部ガルフの北にある「ボーレン・クレイ・プロダクツ・ピット」では三畳紀の植物化石が出土している。火成岩であることから大量の変成岩が作られている。チャタム郡はカロライナ・スレートベルトの上にある。ピードモント台地の大半と同様、土壌は粘土であり、暗赤色をしている。地下水は鉱物を多く含み、軟水化しなければ飲めない。19世紀後半から20世紀初めにマウントバーノン・スプリングスの鉱泉が人々を惹き付けた。鉱泉のある所にリゾート温泉が作られた。訪問者は慢性病の治療を期待してこの水を飲んだ。このリゾートは20世紀初期に閉鎖された。鉱泉は今もあり、地元教会が維持している。
郡内の鉄道はノーフォーク・サザン鉄道とCSXトランスポーテーションが運行している。ノーフォーク・サザン鉄道はサイラーシティ、ボンリー、ベアクリーク、ゴールズトンを通っており、これはグリーンズボロとサンフォードを結ぶ支線である。CSXトランスポーテーションは、ローリーとハムレットを結ぶ路線でモンキュアの町を通っている。ピッツボロは以前にシーボード・システム鉄道が通っていたが、1970年代に廃線になり、復活していない。
サイラーシティ市民空港 (5W8) がサイラーシティ町中心街の南西3マイル (5 km) にある。公共用途空港であり、単発および複数発航空機が利用している。
郡内の公共交通は、チャタム・トランシット・ネットワークとチャペルヒル・トランシットの2機関が運行している。チャタム・トランシット・ネットワークはチャタム郡のコミュニティ交通計画で作られ、固定路線と個人輸送を担当している。固定路線はサイラーシティ、ピッツボロ、チャペルヒルの間でウィークデイに運行される。同様にチャペルヒル・トランシットのPXルートは2009年半ばにデモルートとして設定され、ピッツボロとチャペルヒルの間で固定路線をウィークデイに運行している。
チャタム郡には州間高速道路が通っていないこともあって、田園的な性格を保ち続けている。州内の地理中心に近く、またローリー、ダーラム、グリーンズボロなど大都市に近いので、地域の交通では重要な役割を果たしている。自動車が主要交通手段である。
チャタム郡は13の郡区に分割されている。オルブライト、ボールドウィン、ベアクリーク、ケープフェア、センター、ガルフ、ハドリー、ホーリバー、ヒッコリーマウンテン、マシューズ、ニューホープ、オークランド、ウィリアムズの各郡区である。
アメリカ合衆国国勢調査局に拠れば、郡域全面積は709平方マイル (1,836.3 km²)であり、このうち陸地683平方マイル (1,769.0 km²)、水域は26平方マイル (67.3 km²)で水域率は3.69%である。チャタム郡の全体がピードモント地形区分に入っている。地形は概して穏やかにうねっており、平地の中に幾つか高い丘陵がある。オレンジ郡との郡境にあるテレルズ山には、ローリー・ダーラム・メディア市場のための送信塔が立っている。チャタム郡はケープフェア川の流域にある。ケープフェア川は、ホー川とジョーダン湖下流のディープ川が合流する郡内のモンキュアの町近くで発している。貯水湖と洪水制御湖を兼ねるB・エバレット・ジョーダン湖がニューホープ川流域にあり、主に郡東部を占める。この湖はアメリカ陸軍工兵司令部が所有し、ジョーダン湖州立レクリエーション地域として、部分的に州に貸与されている。
天正12年（1584年、3月19日、有馬晴信の背信を知った隆信は龍王崎から出陣した。3月20日には島原半島北部の神代に上陸した。有馬晴信は八代にいた島津軍に援軍を要請する。当時、島津家は肥後の平定に着手していたが、龍造寺軍の主力が島原に到達したとなると放置もしておけず、有馬に対して援軍を送り出した。ただ、島津軍の主力が動けば、衰えたとはいえ大友家が南下しかねず、相良義陽を戦死させた阿蘇惟光・甲斐宗運らの動きもあり、島津義久は大軍を島原に送る事はできず、弟の家久や頴娃久虎、新納忠元、猿渡信光、伊集院忠棟、川上忠智らを大将にして送り出した。兵力は島津軍の5,000人にも満たなかった。幸いだったのは島津軍の到着が3月22日と龍造寺軍の前日だった事であるが、龍造寺軍を悩ませた海の時化が島津軍の渡海をも遅らせ、またこれにより大軍を送れなかったのである。一方の龍造寺軍では、鍋島信生が主君の隆信に対して島津軍を警戒するように諌めた。信生は長期持久戦に持ち込む事で島津の援軍が肥後に撤退するのを待ってから有馬を攻め潰すように進言していたが、圧倒的な兵力を誇る隆信は傲慢になっており諫言を聞き入れなかった。島津・有馬連合軍は兵力的に圧倒的に不利な事から、晴信は島津の大軍の後詰を待つ後詰決戦を主張するが、家久は積極的な防衛策による龍造寺軍壊滅を策し、戦場は島原の北方にある沖田畷と定められた。当時、島原周辺は海岸線から前山の裾野にかけて広大な湿地と深田が広がっており、前山と森岳城との間にある道も幅が大変狭かった。沖田畷とはその湿地帯を縦貫する畷であった。連合軍はこの畷を封鎖するように大木戸を、森岳城には柵を築いて防備を強化し、徹底的に守りを固めた。これらの防備は3月23日の夜までに完了したが、龍造寺軍の鈍重な進軍がもたらした幸運でもあった。この時の連合軍の布陣は晴信を総大将に本陣は森岳城に置かれ、海岸線には伊集院忠棟ら1,000余、内陸側の大木戸には赤星一党の50人、家久軍は伏兵として森岳城の背後に控え、新納忠元ら1,000は前山の山裾に伏兵として潜んだ。これに対して3月24日未明、龍造寺軍は沖田畷に進軍し、山手を鍋島信生が、浜手を隆信の次男・江上家種と後藤家信らが、中央は隆信本隊が布陣して沖田畷を突破し、森岳城を攻撃することとした。