Diện tích của huyện là 205,3624 km² và dân số của huyện là 128.661 người.[1]

Trước năm 2013, huyện Tư Nghĩa vẫn còn giáp biển Đông, nhưng sau khi điều chỉnh địa giới để mở rộng thành phố Quảng Ngãi năm 2013, huyện Tư Nghĩa không còn giáp biển.

Huyện Tư Nghĩa có vị trí địa lý:

• Phía đông và đông bắc giáp Thành phố Quảng Ngãi
• Phía bắc giáp huyện Sơn Tịnh
• Phía tây giáp huyện Sơn Hà
• Phía tây nam giáp huyện Minh Long
• Phía nam giáp huyện Nghĩa Hành
• Phía đông nam giáp huyện Mộ Đức.

Đây cũng là địa phương có dự án Đường cao tốc Quảng Ngãi – Bình Định đi qua đang được xây dựng.