Xã Tam Bình tiếp giáp xã Long Trung ở phía tây, tiếp giáp xã Long Tiên và Mỹ Long ở phía bắc, tiếp giáp xã Phú Phong của huyện Châu Thành ở phía đông, tiếp giáp sông Tiền ở phía nam.[5]

Thổ nhưỡng của xã là nhóm đất phù sa nước ngọt, màu mỡ hơn so với các nhóm đất phèn hay đất mặn trong tỉnh.[6] Các sông, kênh, rạch chảy qua địa bàn xã gồm: sông Bình Ninh, sông Cầu Gió, rạch Cồn Cát, rạch Mù U, rạch Mương Lộ, sông Năm Thôn.[7]

Tam Bình nằm dọc theo bờ sông Tiền, xã có một cù lao nhỏ là cồn Long Đức.