Thành phố Tuy Hòa nằm ở hạ lưu cuối cùng sông Ba, có cửa sông Đà Diễn, tiếp giáp biển, có núi, đồi, đồng bằng và cồn cát sông, biển nên địa hình, địa mạo tương đối phức tạp.
- Khu vực đồi, núi có núi Chóp Chài đỉnh cao 391m, Núi Nhạn với đỉnh cao
65m có độ dốc cao trên 250 nằm trong khu vực nội thị của thành phố, các đồi núi thấp
có độ cao dưới 200 mét, độ dốc thấp, thoai thoải từ 8 đến 250 ở phía tây, tây bắc của
các xã Hòa Kiến, Bình Kiến, An Phú.
- Khu vực đồng bằng thuộc hạ lưu vùng châu thổ sông Ba hết sức màu mỡ và bằng phẳng, có cao độ từ 0,7m đến 2,0m, đã được cải tạo mặt bằng, xây dựng đồng ruộng, nên hết sức thuận lợi trong sản xuất lúa 2 vụ cho năng suất cao, đồng bằng tập
trung ở phường Phú Lâm, phường 9, xã Bình Ngọc, xã Bình Kiến, xã Hòa Kiến, đặc biệt giữa lòng thành phố có vùng đồng bằng trồng lúa của lạch Bầu Hạ.
- Vùng đất cồn cát ven biển có cao độ dưới 10m, phân bố dọc theo ven biển, có nơi rộng đến 3 km, đất cồn cát ven biển có ở các xã An Phú, Bình Kiến, phường 9, phường 7, phường Phú Đông và phường Phú Thạnh. Ngoài ra, trong lòng sông Đà Rằng có nhiều cồn, bãi cát trong lòng sông là nguồn vật liệu dùng san lấp mặt bằng và xây dựng được bồi tụ hàng năm theo dòng nước Sông Ba.
3.1.1.3. Khí hậu
Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, chịu tác động trực tiếp của khí hậu biển. Trong năm có 2 mùa rõ rệt. Điểm đặc biệt thành phố có 1 trạm khí tượng- thủy văn cấp I và 1 trạm thủy văn cấp III (trạm thủy văn Củng Sơn cấp I).
a) Nắng: Theo thống kê số giờ nắng trung bình các tháng trong năm dao động từ 122 đến 264 giờ và tổng số giờ nắng trong cả năm 2.384 giờ, thậm chí ngay những tháng mùa mưa, không phải bầu trời lúc nào cũng bị mây phủ mà xen kẽ những ngày nắng gián đoạn hoặc nắng cả ngày. Điều này thuận lợi cho hoạt động du lịch, sản xuất nông nghiệp.
b) Chế độ mưa: Lượng mưa phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian. Bốn tháng 9, 10, 11, 12 là các tháng mùa mưa, có lượng mưa trung bình tháng dao động từ 239 – 614 mm, tổng lượng mưa năm trung bình của bốn tháng mùa mưa khoảng 1.610 mm, chiếm 74,2% tổng lượng mưa năm. Mùa mưa với đặc trưng mưa có cường độ lớn, tập trung, thường gây ra lũ lụt. Mùa nắng có 8 tháng từ tháng 1 đến tháng 8, vào tháng 5 có mưa, lũ tiểu mãn.
c) Chế độ gió, bão, áp thấp nhiệt đới: Có hai hướng gió chủ đạo trong năm là gió Tây khô nóng và gió mùa Đông Bắc. Ngoài ra, còn có gió nồm thổi thường xuyên trong ngày. Gió Tây khô nóng (còn gọi là gió phơn, gió Lào): hàng năm, bắt đầu khoảng trung tuần tháng 3, vào cuối tháng 4 đầu tháng 5 thì gió thổi mạnh kết thúc vào tháng 7, bình thường đến tháng 8 không còn hiện tượng gió Tây, nhưng cũng có năm kéo dài đến hết tháng 9. Gió mùa Đông Bắc bắt đầu khoảng đầu tháng 10 đến tháng 2 năm sau, trùng vào mùa mưa nên gây ra kiểu thời tiết ẩm ướt.