Yên Bái có diện tích tự nhiên 6.882,9 km², nằm trải dọc đôi bờ sông Hồng.

Địa hình Yên Bái có độ dốc lớn, cao dần từ đông sang tây, từ nam lên bắc, độ cao trung bình 600 mét so với mực nước biển và có thể chia làm hai vùng: vùng thấp ở tả ngạn sông Hồng và lưu vực sông Chảy mang nhiều đặc điểm của vùng trung du; vùng cao thuộc hữu ngạn sông Hồng và cao nguyên nằm giữa sông Hồng và sông Đà có nhiều dãy núi. Đèo Khau Phạ là đèo hiểm trở và dài nhất trên tuyến quốc lộ 32 với độ dài trên 30 km.