Huyện Tân Uyên nằm ở phía đông tỉnh Lai Châu, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp thị xã Sa Pa và huyện Văn Bàn thuộc tỉnh Lào Cai
• Phía tây giáp huyện Sìn Hồ
• Phía nam giáp huyện Quỳnh Nhai, tỉnh Sơn La và huyện Than Uyên
• Phía bắc giáp huyện Tam Đường.

Huyện Tân Uyên có diện tích là 903 km² và dân số là 42.221 người với 8 dân tộc: Thái, Kinh, Laha, Mông, Khơ Mú, Dao, Lào, Giáy và Tày, trong đó người Thái chiếm số đông với gần 52%.