Tỉnh Phôngsali có diện tích 16.270 km2, trong đó 77% diện tích được rừng che phủ. Tỉnh có biên giới với tỉnh Vân Nam của Trung Quốc về phía bắc và phía tây, với tỉnh Điện Biên của Việt Nam ở phía đông, tỉnh Louangphabang về phía Nam và tỉnh Oudômxai phía tây nam. Ngọn núi cao nhất trong tỉnh là Phou Doychy với độ cao 1.842m. Các khu bảo tồn trong tỉnh bao gồm Khu Bảo tồn Đa dạng sinh học Phou Dene Din và Khu Bảo tồn Nam Lan. Nông nghiệp là ngành kinh tế chính của người dân trong tỉnh. Ngọn núi Phou Fa, ở độ cao 1.625m, nằm gần tỉnh lị và có đường giao thông đến đỉnh núi, nơi có thể nhìn thấy cảnh quan của thành phố. Phần trên cùng của núi cũng được tiếp cận bởi 431 bậc.

Phôngsali có đặc điểm là khí hậu tương đối mát mẻ. Thời tiết trong tỉnh được mô tả là "bốn mùa trong một ngày" với buổi sáng và buổi tối lạnh, ẩm ướt trong ngày và mưa vào buổi chiều, tạo ra những khu rừng xanh tốt.