Tỉnh Thái Bình nằm ở phía đông nam đồng bằng châu thổ sông Hồng, từ 20o17’ đến 20o49’ vĩ Bắc, từ 106o06’ đến 106o39’ kinh Đông.
Thái Bình là một miền quê sông nước, được bao bọc bởi ba dòng sông lớn: Phía tây và tây nam là sông Hồng, giáp hai tỉnh Hà Nam và Nam Định; phía Bắc là sông Luộc, giáp hai tỉnh Hưng Yên và Hải Dương; phía Đông là sông Hóa, giáp thành phố Hải Phòng; phía Đông là biển cả mênh mông với trên 50km bờ biển trong vịnh Bắc Bộ. Cùng với ba con sông lớn bao quanh, được thông nguồn với gần 70km con sông lớn nhỏ, mảnh đất Thái Bình như một hòn đảo nổi và là chiếc võng được đan bằng các con sông. Với vị trí đó, Thái Bình là một vùng đất phì nhiêu được phù sa hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình bồi đắp, hứa hẹn là một địa phương có tiềm năng thu hút các nhà đầu tư trong nước và nước ngoài. Với vị trí như trên, Thái Bình có nhiều thuận lợi trong việc giao lưu và phát triển kinh tế - xã hội với các tỉnh trong cả nước.
Khí hậu Thái Bình mang tính chất cơ bản là nhiệt đới gió mùa. Thái Bình có nhiệt độ trung bình là 23o-24oC, tổng nhiệt độ hoạt động trong năm đạt 8400- 8500oC, số giờ nắng từ 1600-1800h, tổng lượng mưa trong năm 1700-2200mm, độ ẩm không khí từ 80-90%. Gió mùa mang đến Thái Bình một mùa đông lạnh mưa ít, một mùa hạ nóng mưa nhiều và hai thời kỳ chuyển tiếp ngắn. Là tỉnh đồng bằng nằm sát biển, khí hậu Thái Bình được điều hòa bởi hơi ấm từ vịnh Bắc Bộ tràn vào. Gió mùa đông bắc qua vịnh bắc bộ vào Thái Bình làm tăng độ ẩm so với những nơi khác nằm xa biển. Vùng áp thấp trên đồng bằng Bắc Bộ về mùa hè hút gió biển vào làm bớt tính khô nóng ở Thái Bình. Là điều kiện thuận lợi trong việc phát triển các khu công nghiệp, đầu tư và khai thác các điểm du lịch sinh thái trên địa bàn tỉnh.
Địa tầng: Thái Bình có cấu tạo ít phức tạp. Các lớp đất đá từ cổ đến trẻ chỉ được nghiên cứu qua các lỗ khoan sâu, các điểm đo địa vật lý. Các lỗ khoan sâu nhất hiện nay tại Thái Bình gặp đá cổ nhất được tạo thành cách đây khoảng 57,8 triệu năm. Theo tài liệu nghiên cứu của các nhà địa chất, khu vực Thái Bình có cấu
tạo địa tầng từ cổ đến trẻ được phân bố gồm: các hệ tầng trong Đệ Tam và Đệ Tứ tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công các dự án trên địa bàn tỉnh.