Tỉnh Tuyên Quang nằm ở vùng Đông Bắc Việt Nam, có toạ độ địa lý từ 21°31' đến 22°52' vĩ độ Bắc và từ 105°01' đến 105°33' kinh độ Đông. Phía Bắc giáp tỉnh Hà Giang, phía Đông giáp các tỉnh Thái Nguyên và Bắc Kạn, phía Tây giáp tỉnh Yunnany (Trung Quốc), phía Nam giáp các tỉnh Vĩnh Phúc và Phú Thọ.
Địa hình Tuyên Quang có sự phân hóa đa dạng: Vùng núi cao chiếm 70% diện tích tự nhiên với độ cao trung bình 600-700m so với mực nước biển; vùng trung du chiếm khoảng 20%; vùng đồng bằng và các thung lũng chỉ chiếm khoảng 10%. Địa hình dốc từ Tây Bắc xuống Đông Nam.
Tuyên Quang có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, có mùa đông lạnh và mùa hè nóng. Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 22-25°C. Lượng mưa trung bình hàng năm 1.500-2.000mm, tập trung chủ yếu vào mùa hè từ tháng 5-10.
Hệ thống sông ngòi trong tỉnh khá phong phú với sông Gâm chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam là sông chính. Ngoài ra còn có các sông nhỏ như sông Lô, sông Phó Đáy, sông Đần.
