Huyện Tuy An nằm ở phía Đông dãy Trường Sơn. Dịch về phía Bắc là cửa Tiên Châu chảy ra vịnh Xuân Đài, ngược về thượng nguồn với những đập nước thủy lợi, về phía Tây là 03 xã núi non hiểm trở, có độ cao trung bình từ 250 – 500m so với mặt nước biển, với khí hậu mát mẻ ôn hòa.

Với địa hình đa dạng: đồng bằng, ven biển và đồi núi, được thiên nhiên ưu đãi tạo nên nhiều cảnh quan, danh lam thắng cảnh nổi tiếng như: Gành Đá Đĩa  nằm ngay bờ biển có cấu tạo kỳ lạ với vô số trụ đá hình ngũ giác đều đặn xếp chồng lên nhau, được hình thành trong quá trình hoạt động của núi lửa ở vùng cao nguyên Vân Hòa (Phú Yên) cách đây gần 200 triệu năm là một trong những danh lam thắng cảnh cấp quốc gia độc đáo có một không hai ở Việt Nam, đặc biệt nơi đây có Đầm Ô Loan là một đầm nước lợ với diện tích mặt nước 1.570ha với nhiều đặc sản hải sản nổi tiếng.

2. Dân số

Dân số toàn huyện có 125.656 nghìn  người (số liệu 12/2017) với 39.333 hộ gia đình. Mật độ trung bình: 303 người/km². Có 04 tôn giáo chính là: Phật giáo, Thiên chúa giáo, Cao đài và Tin lành.

3. Lượng mưa

Thời tiết chia làm 2 mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 8 năm sau. Do tác động của địa hình rừng núi nên từ tháng 11 đến tháng 3 thường có sương mù vào buổi sáng; lượng mưa trung bình hàng năm 151 mm.

4. Độ ẩm

 Nhiệt độ trung bình 25 – 27^oC cao nhất là 38 – 40^oC; độ ẩm trung bình 85%, cao nhất 95%.

5. Địa hình

Địa hình ở Tuy An có đồi núi, đồng bằng và biển. Tuy An nằm ở phía Đông dãy Trường Sơn và là nơi các nhánh của dãy Trường Sơn đâm ra biển. Địa hình Tuy An thấp dần từ Tây sang Đông. Điểm cao nhất là núi Hòn Chuông, cao 500m. Xã có núi non hiểm trở, đường giao thông đi lại khó khăn như An Lĩnh, An Thọ.

6. Thủy Văn

Có sông Cái chảy từ thượng nguồn qua huyện Đồng Xuân, qua An Định, An Dân, An Thạch, An Ninh Tây và ra biển. Sông Cái dài 75km,  đoạn chảy qua huyện Tuy An dài 20km, đây là con sông chính cung cấp lượng nước cho vùng đồng bằng phía Bắc.

7. Tài nguyên thiên nhiên

 7.1 Tài nguyên rừng

Trên địa bàn huyện tổng diện tích quy hoạch lâm nghiệp đến năm 2025 là14.821,22 ha và  không có rừng đặc dụng. Trong đó có 467,32 ha rừng phòng hộ, 14 353,90 ha rừng sản xuất. (Theo Nghị quyết số:100/NQ-HĐND của HĐND tỉnh Phú Yên ngày 08/12/2017 về việc thông qua kết quả rà soát, điều chỉnh quy hoạch 3 loại rừng tỉnh Phú Yên)

 7.2 Khoáng sản

Nguồn tài nguyên khoáng sản của huyện khá phong phú gồm có: Quặng diatomite xã An Xuân, với trữ lượng trên 61 triệu m³, chiếm 88% trữ lượng toàn tỉnh, với diện tích 66ha. Diatomite là khoáng sản có giá trị cao, có thể sử dụng trong 300 lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Ngoài ra còn có sắt, đá xay công nghiệp, cát xây dựng, Bôxit và các loại khoáng sản khác.

7.3 Tài nguyên du lịch

Tuy An sở hữu nhiều bãi biển rộng, nước trong xanh, bờ cát mịn trải dài gắn với cảnh quan thiên nhiên đẹp, do thiên nhiên kiến tạo nổi bật như Gành Đá Đĩa, Hòn Yến…và các di tích lịch sử khác, đặc biệt là di sản văn hóa Đá tiêu biểu là bộ Đàn đá và Kèn đá có niên đại cách ngày nay khoảng trên 2.500 năm. Nhiều lễ hội truyền thống, các làn điệu dân ca, các điệu dân vũ đặc sắc; những làng nghề truyền thống và nhiều đặc sản nổi tiếng sẵn sàng phục vụ nhu cầu ẩm thực của du khách, tạo cơ hội cho du khách được trải nghiệm những khía cạnh văn hóa truyền thống.

Những tài nguyên du lịch trên, đặc biệt là sự đa dạng, phong phú của di sản văn hóa là cơ sở để kêu gọi đầu tư hình thành các sản phẩm du lịch – dịch vụ, thu hút khách du lịch đến Tuy An.

               Ảnh: Danh thắng Quần thể Hòn Yến (xã An Hòa)

8.Thuận lợi và Khó khăn:

Thuận lợi:

Khu vực hạ lưu sông Cái là đồng bằng màu mỡ, thuận lợi, trồng trọt, đa dạng hóa cây trồng. Tuy An còn có bờ biển dài, với nhiều vũng, vịnh, đầm; danh lam thắng cảnh và nguồn tài nguyên biển phong phú, đa dạng. Nhìn tổng thể Tuy An là vùng đất có rất nhiều tiềm năng để phát triển về du lịch – dịch vụ.

Khó khăn:

Trên địa bàn huyện hay xảy ra nắng hạn, lũ lụt ảnh hưởng không nhỏ đến tình hình sản xuất, kinh doanh và đời sống nhân dân.