Phú Yên trải dài từ 12°42'36" đến 13°41'28" vĩ Bắc và từ 108°40'40" đến 109°27'47" kinh Đông, phía Bắc giáp tỉnh Bình Định, phía Nam giáp Khánh Hòa, phía Tây giáp Đắk Lắk và Gia Lai, phía Đông giáp Biển Đông. Phú Yên có vị trí địa lý và giao thông tương đối thuận lợi để phát triển kinh tế - xã hội.

Phú Yên nằm ở miền Trung Việt Nam, tỉnh lỵ Phú Yên là thành phố Tuy Hòa, cách thủ đô Hà Nội 1.160 km về phía Bắc và cách Thành phố Hồ Chí Minh 560 km về phía Nam theo đường Quốc lộ 1A.

Diện tích tự nhiên: 5.045 km², chiều dài bờ biển: 189 km.

Địa hình

Phú Yên có 3 mặt là núi, phía Bắc có dãy Đèo Cù Mông, phía Nam là dãy Đèo Cả, phía Tây là mạn sườn đông của dãy Trường Sơn, và phía Đông là biển Đông.

Phú Yên được biết đến nơi có đồng bằng Tuy Hòa, được xem là vựa lúa của miền Trung.

Khí hậu

Khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm và chịu ảnh hưởng của khí hậu đại dương. Có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12 và mùa nắng từ tháng 1 đến tháng 8. Nhiệt độ trung bình hằng năm 26,5 °C, lượng mưa trung bình hằng năm khoảng 1.600 - 1.700mm.

Sông, suối

Có hệ thống Sông Đà Rằng, sông Bàn Thạch, sông Kỳ Lộ với tổng diện tích lưu vực là 16.400 km², tổng lượng dòng chảy 11.8 tỷ m3, đảm bảo đủ nước tưới cho nông nghiệp, thủy điện và sinh hoạt.

Phú Yên có nhiều suối nước khoáng nóng như: Phú Sen, Triêm Đức, Trà Ô, Lạc Sanh. Ngoài ra còn có nhiều tài nguyên trong lòng đất như Diatomite (90 triệu m3), đá hoa cương nhiều màu (54 triệu m3), vàng sa khoáng (300 nghìn tấn) (số liệu năm 2006 theo Cẩm nang xúc tiến thương mại du lịch Phú Yên)