Huyện Đồng Hỷ có vị trí địa lý:

• Phía đông và đông bắc giáp huyện Võ Nhai
• Phía đông nam giáp huyện Yên Thế, tỉnh Bắc Giang
• Phía tây giáp huyện Phú Lương
• Phía nam giáp thành phố Thái Nguyên và huyện Phú Bình
• Phía bắc giáp huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn.

Huyện Đồng Hỷ có diện tích 427,73 km2, dân số năm 2019 là 90.709 người, mật độ dân số đạt 212 người/km2.

Huyện Đồng Hỷ là trung tâm quân sự của 6 tỉnh phía Bắc (Thái Nguyên, Bắc Ninh, Bắc Giang, Bắc Kạn, Lạng Sơn, Cao Bằng) với trụ sở Quân khu 1 đóng trên địa bàn.[6]

Huyện Đồng Hỷ có vị trí thuận lợi nằm sát với thành phố Thái Nguyên, trung tâm chính trị, văn hóa của tỉnh Thái Nguyên.[7]

Tài nguyên khoáng sản

Huyện Đồng Hỷ có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú như quặng sắt ở Mỏ sắt Trại Cau[8]. Khai thác núi đá vôi ở Mỏ đá Núi Voi[9] và rất nhiều các mỏ khai thác đá vôi khác nằm trên địa bàn huyện Đồng Hỷ.

Dân cư – dân tộc – tôn giáo

Dân cư – dân tộc

Năm 2005, dân số huyện là 122.536 người với gần 28.000 hộ dân.

Tính đến tháng 12 năm 2006, huyện Đồng Hỷ có số dân là 124.722 người bao gồm 28.741 hộ dân, trong đó dân tộc Kinh chiếm 63,3%, Nùng 13,2%, Dao 4,4%, Tày 2,5%, Hmông khoảng 1,6%, còn lại các dân tộc khác chiếm 4,74%. Dân số nông thôn chiếm 56,29%, dân số thành thị chiếm 13,71%, số người trong độ tuổi lao động chiếm 42% trong đó lao động nông nghiệp chiếm 73,5%.[13]

Tốc độ tăng trưởng dân số của huyện Đồng Hỷ ở thập kỷ cuối của thế kỷ XX có xu thế giảm dần: năm 1991 là 2,09%, năm 1995 là 2%, năm 1998 là 1,86%.[13]

Mật độ dân số của huyện là 215 người/km2 (mật độ dân số toàn tỉnh là 303 người/km2). Phân bố dân cư trên lãnh thổ huyện Đồng Hỷ không đồng đều, có sự chênh lệch tương đối lớn, cao nhất là thị trấn Chùa Hang với mật độ cư trú là 2.996 người/km2, thấp nhất là xã Hợp Tiến với mật độ cư trú là 53 người/km2.[13]

Dân cư huyện Đồng Hỷ bao gồm nhiều bộ phận hợp thành. Một bộ phận là dân bản địa, có mặt từ lâu đời. Một phần là dân phu được tuyển mộ từ các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ đến làm trong các đồn điền, hầm mỏ của các chủ người Pháp, người Việt ở cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX. Một bộ phận dân của các tỉnh Nam Định, Hà Nam, Hưng Yên, Thái Bình,... ở thập kỷ 60 và 70 của thế kỷ XX được vận động lên huyện Đồng Hỷ tham gia phát triển kinh tế văn hóa. Cùng thời gian này, Nhà nước mở nhiều công trường, xí nghiệp, nông trường trên địa bàn huyện, hàng ngàn người ở khắp các miền đất nước đã về đây để lao động xây dựng cơ sở vật chất, kỹ thuật cho Chủ nghĩa xã hội.[13]

Từ cuối thập kỷ 70 của thế kỷ XX, tình hình biên giới phía Bắc có những diễn biến phức tạp, gần 2.000 đồng bào Hmông từ các tỉnh biên giới đã di chuyển về huyện Đồng Hỷ để làm ăn và sinh sống. Đây là tộc người di chuyển đến huyện Đồng Hỷ muộn nhất.[13]

Trong huyện Đồng Hỷ có tổng cộng 8 dân tộc anh em cùng sinh sống, tuy có những phong tục, tập quán khác nhau nhưng có mối quan hệ đoàn kết gắn bó, cùng nhau chung sức để xây dựng huyện Đồng Hỷ ngày càng giàu đẹp.[13]

Năm 2007, dân số huyện có tổng cộng là 126.453 người với 29.306 hộ dân.

Năm 2008, do điều chỉnh địa giới hành chính, dân số huyện còn lại 114.608 người cùng với trên 27.000 hộ dân.

Năm 2009, dân số huyện là 118.216 người gồm 27.712 hộ dân.

Năm 2010, dân số huyện Đồng Hỷ có tổng 122.038 người với 28.317 hộ dân.

Đến ngày 1 tháng 4 năm 2011, tổng cục thống kê dân số tỉnh Thái Nguyên đã quyết định công bố dân số huyện Đồng Hỷ là 125.000 người và có gần 29.000 hộ dân.

Năm 2013, dân số toàn huyện Đồng Hỷ là 126.538 người với tổng 29.412 hộ dân.

Năm 2015, dân số huyện là 128.103 người với tổng trên 30.000 hộ dân.

Đầu năm 2017, dân số huyện Đồng Hỷ có tổng cộng là 130.407 người với tổng cộng 31.408 hộ dân.

Tháng 9 năm 2017, huyện Đồng Hỷ gặp biến động rất lớn về hành chính do bị điều chỉnh địa giới, dân số huyện Đồng Hỷ đã giảm mạnh còn lại 88.439 người với trên 23.000 hộ dân.

Tính đến ngày 1 tháng 4 năm 2019, dân số huyện Đồng Hỷ có tổng cộng là 90.709 người với gần 24.000 hộ dân, xếp thứ 7 trong toàn tỉnh, chỉ đông hơn huyện Định Hóa và huyện Võ Nhai.

Huyện Đồng Hỷ là một huyện tiếp giáp hầu hết các xã/thị trấn ở phía Nam và Đông Nam của huyện với thành phố Thái Nguyên, có vị trí nằm sát với trung tâm kinh tế, chính trị và văn hóa của tỉnh nên tốc độ tăng trưởng dân số của huyện nhanh hơn so với những huyện miền núi khác thuộc tỉnh Thái Nguyên.

Tôn giáo

Về tôn giáo, bao gồm các loại tôn giáo phổ biến như: Phật giáo, Thiên Chúa giáo, Công giáo và Tin Lành,...[14]

Khí hậu

Huyện Đồng Hỷ mang những nét chung của khí hậu vùng đông bắc Việt Nam, thuộc miền khí hậu cận nhiệt đới ẩm, có mùa đông lạnh giá, ít mưa, mùa hè nóng ẩm mưa nhiều. Khí hậu của huyện Đồng Hỷ chia làm 4 mùa: xuân, hạ, thu, đông và nằm trong vùng ấm của tỉnh, có lượng mưa trung bình khá lớn.

Khí hậu được hình thành từ một nền nhiệt cao của đới chí tuyến và sự thay thế của các hoàn lưu lớn theo mùa, chúng kết hợp với địa hình đã tạo nên khí hậu nóng ẩm, mưa mùa, có mùa đông lạnh và thất thường trong năm.[7]

Nhiệt độ trung bình hàng năm của huyện Đồng Hỷ là 22°C. Vào mùa hè, thời tiết nóng bức, nhiệt độ trung bình khoảng từ 25–27°C, mùa đông chịu ảnh hưởng của hơn 20 đợt gió mùa Đông Bắc, mỗi đợt kéo dài từ 2–5 ngày, tiết trời giá lạnh, ít mưa, nhiệt độ dao động từ 12–15°C, có năm thấp xuống dưới 10°C, xuất hiện sương muối. Ba tháng nhiệt độ lạnh nhất trong năm là tháng 12, tháng 1 và tháng 2 nhiệt độ trung bình dưới 17°C.[7]

Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1500 mm đến 2200 mm; chế độ mưa chủ yếu phụ thuộc vào hoàn lưu mùa. Mùa mưa trùng với mùa nóng kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10 chiếm từ 85–90% lượng mưa trong năm. Mùa ít mưa trùng với mùa lạnh, diễn ra từ tháng 11 đến tháng 3 với lượng mưa từ 200–400 mm, bằng 10–15% lượng mưa của cả năm.[7]

Sông ngòi

Trên địa bàn huyện Đồng Hỷ có hai con sông chính. Sông Cầu là dòng chảy chính của sông Thái Bình, bắt nguồn từ phía bắc ở núi Phia Boóc, bản Văn Ôn, xã Phương Viên, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn với độ cao trên 1200 m, chảy qua các huyện: Bạch Thông, Phú Lương, Võ Nhai. Đến địa phận huyện Đồng Hỷ, sông chảy qua các xã: Văn Lăng, Hòa Bình, Minh Lập, Hóa Thượng và chảy qua thành phố Thái Nguyên, huyện Phú Bình, thị xã Phổ Yên sang tỉnh Bắc Ninh. Sông Cầu có lưu lượng nước lớn, trung bình khoảng 135m2/năm, chế độ nước phù hợp với chế độ mưa. Mùa mưa đồng thời là mùa lũ kéo dài từ tháng 5 cho đến tháng 10 hàng năm. Mùa kiệt phù hợp với mùa khô, từ tháng 11 đến tháng 4 hàng năm. Sông Linh Nham là sông nhỏ hay còn là phụ lưu của dòng sông Cầu, chảy từ xã Khe Mo qua xã Hóa Trung và thành phố Thái Nguyên, hợp lưu với sông Cầu ở thành phố Thái Nguyên.[7]

Địa hình

Địa hình của huyện Đồng Hỷ rất phức tạp, có sự thay đổi rất rõ rệt địa hình tại hai vùng: phía Bắc và phía Đông Bắc (bao gồm những xã sau: Văn Lăng, Tân Long, Văn Hán và Cây Thị,...) là vùng núi thấp, độ cao trung bình của địa hình là khoảng từ 500 cho đến 600 m; phía Nam và phía Tây Nam (bao gồm những xã sau: Hóa Thượng, Nam Hòa, Tân Lợi,...) là vùng trung du có địa hình thấp, độ cao trung bình của địa hình là dưới 100m.[7]