Nghi Xuõn là huyện nằm về phớa Đụng Bắc của tỉnh Hà Tĩnh, cỏch thành phố Hà Tĩnh 56 km và cỏch thị xó Hồng Lĩnh 15 km về phớa Bắc, cỏch thành phố Vinh (Nghệ An) 7 km về phớa Nam, cú Quốc lộ 1A đi qua với chiều dài khoảng 12 km. Cú vị trớ địa lớ từ 18031’00’’ - 18045’00’’ vĩ độ Bắc; 105039’00’’ - 105051’00’’ kinh độ Đụng.
Toàn huyện cú 19 đơn vị hành chớnh cấp xó và hai thị trấn với tổng diện tớch tự nhiờn là 22004.14 ha. Thị trấn Nghi Xuõn là trung tõm kinh tế, văn hoỏ, chớnh trị của huyện, cỏch thành phố Vinh 10 km về phớa nam, cỏch thị xó Hà Tĩnh 50 km về phớa Bắc. Nghi Xuõn cú bờ biển dài 32 km, sụng Lam chảy phớa Bắc huyện với chiều dài trong địa phận huyện là 28 km, đường quốc lộ chạy qua phần phớa Tõy của huyện dài 11 km, đường 22/12 nối từ ngó ba thị trấn Nghi Xuõn và chạy xuyờn qua cỏc xó ven biển của huyện đến cỏc xó của huyện Can Lộc, Thạch Hà và thành phố Hà Tĩnh. Huyện lại gần một số cảng sụng (Bến Thuỷ, Xuõn Hải, Xuõn Hội) và cảng biển (Cửa Lũ, Cửa Hội). Với vị trớ địa lớ như vậy nờn rất thuận lợi cho giao lưu thụng thương với cỏc tỉnh, cỏc trung tõm kinh tế, xó hội trong và ngoài nước.
Nghi Xuõn cú địa hỡnh đặc trưng của tỉnh Hà Tĩnh cũng như của khu vực miền Trung (địa hỡnh nghiờng từ Tõy Nam sang Đụng Băc, phớa Tõy Bắc dọc theo ranh giới của tỉnh Hà Tĩnh và tỉnh Nghệ An là con sụng La, phớa Tõy Nam chắn bởi dóy nỳi Hồng Lĩnh, kế tiếp là dói đồng bằng nhỏ hẹp ven nỳi Hồng Lĩnh, cuối cựng là bói cỏt ven biển và Biển Đụng). Địa hỡnh được chia làm 3 vựng.
- Vựng 1: Bao gồm phự sa sụng Lam và cỏt biển phớa Bắc gồm 10 xó Xuõn Trường, Xuõn Đan, Xuõn Phổ, Xuõn Hải, Tiờn Điền, thị trấn Nghi Xuõn, Xuõn Giang, thị trấn Xuõn An, Xuõn Hồng, Xuõn Lam;
- Vựng 2: Thuộc dóy nỳi Hồng Lĩnh nằm ở phớa Nam. Đõy là những dóy nỳi đỏ cú độ dốc lớn, chủ yếu là đỏ Mỏcma axit, cao nhất là đỉnh nỳi ễng (+676 m so với mặt nước biển). Gồm Cương Giỏn, Cổ Đạm, Xuõn Liờn, Xuõn Thành, Xuõn Viờn, Xuõn Lĩnh, Xuõn Hồng, Xuõn Lam.
- Vựng 3: Bao gồm cỏc dóy cồn cỏt ven biển kộo dài dọc theo bờ biển, tạo bởi cỏc dóy đụn cỏt. Vựng này cú tiềm năng phỏt triển kinh tế biển và dịch vụ du lịch nghỉ mỏt gồm: Cương Giỏn, Xuõn Liờn, Cổ Đạm, Xuõn Thành, Xuõn Yờn, Xuõn Hải, Xuõn Phổ, Xuõn Đan, Xuõn Trường, Xuõn Hội.
- Nhiệt độ khụng khớ:
+ Mựa nắng kộo dài từ thỏng 4 đến thỏng 10, khớ hậu khụ núng nhất là từ thỏng 5 đến thỏng 8. Nhiệt độ trung bỡnh từ 24,70C (thỏng 4) đến 32,90C (thỏng 6). Mựa này thường núng bức, nhiệt độ cú thể lờn tới 38,5 – 400C.
+ Mựa mưa kộo dài từ thỏng 10 đến thỏng 3 năm sau, nhiệt độ trung bỡnh thỏng từ 18,30C (thỏng 1) đến 21,80C (thỏng 11) với nhiều ngày cú nhiệt độ trung bỡnh thấp 8,60C (thỏng 2);
- Độ ẩm khụng khớ: Nhỡn chung độ ẩm khụng khớ tương đối cao (trung bỡnh từ 84 – 87%), độ ẩm trung bỡnh cao nhất khoảng 92 – 96% vào cỏc thỏng 1, 2, 3, độ ẩm trung bỡnh thấp nhất khoảng 55 – 70% vào cỏc thỏng 6, 7, 8. Giú: về mựa Đụng, khu vực Nghi Xuõn chịu tỏc động mạnh của giú Đụng Bắc rất lạnh kốm theo mưa phựn. Mựa Hố, vào khoảng thỏng 4 - 7 chịu ảnh hưởng của giú Tõy Nam (giú Lào) khụ núng và cũn chịu ảnh hưởng của giú Đụng Nam, nhưng do bị dóy nỳi Hồng Lĩnh che khuất ở phớa Nam, nờn khớ hậu thường rất oi bức.
Khu vực Nghi Xuõn chịu ảnh hưởng trực tiếp của bóo và ỏp thấp nhiệt đới, thường xuất hiện vào cỏc thỏng 8, 9, 10. Giú bóo trong khu vực này
thường cú cường độ mạnh hơn và xuất hiện lớn hơn cỏc khu vực khỏc của Hà Tĩnh.
Vựng Nghi Xuõn chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ thủy triều sụng Lam và chế độ thuỷ triều ở vựng cửa sụng. Lưu lượng nước của con sụng Lam rất lớn do đú vào mựa mưa thường gõy ngập lụt ảnh hưởng rất lớn đến đời sống và sản xuất của người dõn trong xó. Lưu lượng dũng chảy bỡnh quõn năm của cỏc sụng khoảng 15 m3/s; mựa lũ cú thể đạt tới trờn 3000 m3/s; mựa cạn cú khi chỉ cú 5 m3/s. Sự hỡnh thành lũ và số lượng cỏc cơn lũ trờn sụng được quyết định bởi thời gian và cường độ mưa.
Chế độ thuỷ văn của huyện cũn chịu ảnh hưởng của thuỷ triều do huyện cú 32 km bờ biển và con sụng Lam đổ ra biển. Chế độ thuỷ triều tại đõy cú khoảng 2/3 số ngày trong thỏng là nhật triều, cũn lại là bỏn nhật triều; thời gian triều dõng kộo dài hơn thời gian triều rỳt. Độ lớn triều trung bỡnh kỳ nước cường từ 1,2 đến 1,5 m và trong kỳ triều kộm khoảng 0,5 m. Do ảnh hưởng của thủy triều nờn nước sụng Lam thường bị nhiễm mặn về mựa khụ, ảnh hưởng đến tưới tiờu nụng nghiệp. Sụng Lam là cơ sở cho việc phỏt triển vận tải đường sụng, cụng nghiệp đúng tàu, du lịch, nuụi trồng thuỷ sản và điều tiết nước lũ vào mựa mưa. Sụng Lam cũng là tuyến đường thuỷ rất thuận lợi cho việc chuyờn chở hành húa của cả 2 tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh.
Vựng Nghi Xuõn đặc trưng bởi chế độ nhật triều khụng đều. Hằng thỏng cú gần nửa số ngày cú 2 lần nước lớn, 2 lần nước rũng trong ngày. Vựng Cửa Hội thời gian triều cường thường chỉ 10 giờ nhưng thời gian triều rỳt thường kộo dài 15 - 16 giờ. Biờn độ triều trung bỡnh 10 năm (1990 - 1999) ở trạm Cửa Hội khoảng từ 85 cm (thỏng 5) đến 353 cm (thỏng 7).