Huyện Tiên Lữ là huyện đồng bằng Bắc Bộ, nằm ven sông Luộc và sông Hồng, tại ngã ba của hai con sông này. Ngoài ra, trên địa bàn huyện còn có các con sông nhỏ là chi nhánh của sông Luộc là: sông Nghĩa Lý là danh giới tự nhiên giữa hai xã Lệ Xá và Trung Dũng.

Vị trí địa lý: huyện Tiên Lữ về phía tây tiếp giáp với thành phố Hưng yên, phía tây bắc giáp huyện Kim Động, phía bắc giáp huyện Ân Thi, phía đông và đông bắc giáp huyện Phù Cừ, đều của tỉnh Hưng Yên. Phía đông nam giáp huyện Hưng Hà tỉnh Thái Bình, ranh giới là sông Luộc.

Đặc điểm địa hình: Huyện Tiên Lữ nằm ở trung tâm đồng bằng Bắc Bộ và là vùng trũng của tỉnh, có địa hình thấp dần từ Bắc xuống Nam, từ Tây sang Đông. Độ cao của đất xen nhau, đây là một trong những yếu tố gây không ít khó khăn cho công tác thủy lợi phục vụ phát triển sản xuất nông nghiệp.

Khí hậu: Huyện nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, từ tháng 5 đến tháng 10 nhiệt độ trung bình từ 24 - 27 °C, đây là mùa có nhiều mưa bão, ảnh hưởng đến phát triển sản xuất, đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp. Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ trung bình hàng năm từ 18 - 24 °C. Độ ẩm tương đối hàng năm là 86%. Lượng mưa trung bình từ 1680 - 1730mm, có năm lượng mưa trên 2000mmm (do vị trí địa lý nên lượng mưa thường cao hơn các huyện phía bắc tỉnh từ 100 - 200mm và tập trung vào các tháng 8, 9).Diện tích tự nhiên của huyện Tiên Lữ là 115,10km2.Đây là một huyện giáp với thành phố Hưng Yên, có quốc lộ 38B, quốc lộ 39, Tỉnh lộ 200 (Hưng Yên) chạy qua. Tháng 1/2004, dân số của huyện Tiên Lữ là 104.072 người; mật độ dân số 1.134 người/km2.

Huyện Tiên Lữ có diện tích đất tự nhiện 115,10km2, trong đó diện tích đất nông nghiệp là 6.293,68 ha; diện tích đất nông nghiệp bình quân đầu người của huyện là 549m2. Thổ nhưỡng chủ yếu là đất phù sa được bồi và đất phù sa không được bồi. Đất phù sa được bồi phân bổ chủ yếu ở vùng ngoài đê ven sông Luộc, hàng năm được phù sa bồi đắp nên đất đai màu mỡ, thích hợp trồng các loại cây công nghiệp ngắn ngày, cây lương thực và hoa màu. Nhìn chung, điều kiện khí hậu và đất đai của Tiên Lữ thuận lợi cho việc phát triển nông nghiệp đa dạng, với nhiều loại cây trồng.

Huyện nằm kề hai con sông Hồng và sông Luộc, hợp lưu giữa sông Hồng - sông Luộc - sông Thái Bình tạo nên ngã ba Tuần Vường. Ngoài ra còn các sông cổ được hình thành từ xa xưa là sông Càn Đà nối tiếp với sông Cửu An đổ ra Cửa Gàn,... cùng hệ thống sông đào làm thành hệ thống thủy lợi đảm bảo nguồn nước cung cấp cho sản xuất nông nghiệp và công nghiệp.