牛心堡乡地势北高南低，中部低凹。地形主要为丘陵区。主要山脉有牛心山、团山、老龙山、卧羊山、老老山、巴掌山，境内最高峰卧羊山位于辛窑村东，海拔1783米；最低点牛心河床位于刘振抚村东，海拔1421米。

牛心堡乡境内河道属黄河流域。主要河道有苍头河、欧家村河、牛心河等3条，总长28.5千米。境内最大的河流为牛心河，从西南至东北流经境内甘泉庄、牛心堡、丁家村、集贤庄等村，长14.9千米。

牛心堡乡境内已探明地下矿藏有玄武岩等。其他自然资源有风力、森林、动物资源。

2011年末，牛心堡乡辖区总人口7197人，另有流动人口5175人。总人口中，男性3560人，占49.5%；女性3637人，占50.5%；14岁以下1019人，占14%；15~64岁5322人，占74%；65岁以上856人，占12%。人口全部为汉族。2011年，人口出生率2.9‰，人口死亡率0.6‰，人口自然增长率2.3‰。

2017年，牛心堡乡常住人口2934人。

截至2018年末，牛心堡乡户籍人口6686人。

2011年，牛心堡乡农民人均纯收入4025元。

2018年，牛心堡乡有工业企业2个，其中规模以上2个。

牛心堡乡有农业耕地面积6.2万亩，人均8.7亩。2011年，农业总产值5769万元，比上年增长23%，农业增加值占生产总值的3.1%。

牛心堡乡粮食作物以马铃薯、莜麦、玉米为主。2011年，生产粮食3002.3吨，人均418千克。

牛心堡乡主要经济作物有胡麻。2011年，胡麻种植面积1.4万亩，产量546吨。

牛心堡乡畜牧业以饲养生猪、羊为主。2011年，生猪饲养量1700头，年末存栏856头；羊饲养量6.8万只，年末存栏3.5万只。2011年，生产肉类744吨；畜牧业总产值2596万元，占农业总产值的45%。

截至2011年末，森林面积97.97万亩，有林地面积14.6万亩，林木覆盖率50.5%。

2011年，牛心堡乡有大型农业机械270台（辆）。

2011年，牛心堡乡工业总产值达到5575万元，比上年增长35%；工业增加值占生产总值的53.5%；2011年，规模以上工业企业2家，职工1200人，实现工业增加值1856万元，比上年增长50%。

2011年末，牛心堡乡有商业网点43个，职工125人。2011年，社会消费品零售总额达610万元，比上年增长24.7%；城乡集市贸易成交额360万元，比上年增长19.9%。

2011年末，牛心堡乡有小学1所，在校生39人，专任教师40人，小学适龄儿童入学率、初中适龄人口入学率均达100%，小升初升学率99%，九年义务教育覆盖率达100%。

2011年末，牛心堡乡有各类科技人才200人，其中专业技术人才115人，经营管理人才25人，技能人才20人，农村实用人才40人。

2011年末，牛心堡乡有文化艺术团体1个，文化站1个，农家书屋22个。文化行业从业人员300人；主要文化艺术团体有刘振抚秧歌队。

2011年末，牛心堡乡100%的村安装了健身器材，经常参加体育活动的人员占常住人口的32%。

2011年末，牛心堡乡有广播喇叭12只，通响率100%。广播综合覆盖率68.7%；有中央、省、市、县电视台52个电视频道在本地落户，电视综合覆盖率100%。

2011年末，牛心堡乡有各级各类医疗卫生机构23个，其中卫生院1所；病床12张，每千人拥有医疗床位1.6张，固定资产总值22.8万元。专业卫生人员31人，平均每千人拥有卫生技术人员4.3人；2011年，医疗机构（门诊部以上）完成诊疗4000人次，住院手术28台次，出院病人2000人次。

2011年，牛心堡乡农村安全饮用水普及率75%，农村卫生厕所普及率100%，新型农村合作医疗参合率95%。

2011年，牛心堡乡有农村最低生活保障户数343户，人数345人，支出40.57万元，比上年增长118.09%，月人均98元，比上年增长29%；农村五保集中供养53人，支出13.3万元，比上年增长121.67%；农村五保分散供养128人，支出26.5万元，比上年增长130.43%；医疗救助58人次，民政部门资助参加合作医疗349人，共支出15.219万元，比上年增长86%。国家抚恤、补助各类优抚对象19人，抚恤事业费支出126519元，比上年增长56%。

2011年末，牛心堡乡有邮政网点1个，投递路线单程总长度400千米，投递点35个，乡村通邮率100%；征订报纸19.16万份、期刊0.76万册。电信服务网点6个；固定电话用户256户，移动电话用户865户。

牛心堡乡境内有孙右高速公路（原大呼高速公路）过境。县乡级公路2条，总长205千米。

牛心堡乡因明朝筑堡，又位于牛心山下得名。