Thanh hoá là một tỉnh nằm ở vị trí địa lý 19023' đến 20030' vĩ độ Bắc, 104023' đến 106030' kinh độ Đông, phía bắc giáp Ninh Bình, Hoà Bình, Sơn La với đường biên giới dài 175 km, phía nam giáp tỉnh Nghệ An có đường biên giới dài 160km, phía đông có đường biển dài 102km, phía tây giáp Lào có đường biên dài 192 km. Trung tâm là thành phố Thanh hoá.
Toàn tỉnh có diện tích là 11.168,33 km2 được phân bố trên địa bàn 27 đơn vị hành chính huyện và đơn vị tương đương, mật độ dân số bình quân 320 người/km2 .
Về địa hình: + Độ dốc có 278.444 ha < 30 59.395 ha 3-80 77.038 ha 8-150 223.852 ha 15-200 191.443 ha 20-250 286.661 ha > 250
+ Đặc điểm địa hình: Vùng biển có địa hình sống trâu lượn sóng theo hướng Bắc Nam, xen giữa các vùng khô cạn và các vùng trũng khó thoát nước. Vùng đồng bằng khá bằng phẳng, rải rác trong đồng bằng là các núi đơn lẻ hoặc các dãy núi nhỏ nhiều nơi đâm sát ra biển. Vùng trung du miền núi có độ dốc cao và địa hình chia cắt hiểm trở dần từ Đông sang Tây.
+ Đặc điểm khí hậu: Thanh hoá thuộc diện khí hậu nhiệt đới gió mùa: mùa đông lạnh có sương giá, sương mù, ít mưa. Mùa hè nóng có gió tây khô, nhiều mưa, chịu ảnh hưởng mưa của Miền Bắc (mưa sớm) và cũng chịu ảnh hưởng mưa của Miền Trung (kết thúc chậm), giông bão thường xảy ra từ tháng 5 đến tháng 10 kèm theo lũ lụt.
+ Về nhiệt độ: Vùng đồng bằng ven biển có nhiệt độ trung bình năm 23-240C, vùng đồi núi trung du nhiệt độ trung bình năm từ 19-200C. Nhiệt độ giữa hai mùa chênh lệch nhau quá xa, lượng bốc hơi trung bình là 800mm. Lượng mưa khá phong phú nhưng không đồng đều, nơi thấp chỉ đạt 1.400mm/năm, nơi nhiều nhất lên đến 2.300mm/năm. Trung bình cả tỉnh đạt 1.600-2.200mm/năm. Lượng mưa có xu hướng tăng dần từ Bắc-Đông Bắc xuống Nam-Đông Nam, mùa mưa bắt đầuvào tháng 5 và kết thúc vào tháng 10, mưa nhiều nhất vào tháng 7, tháng 8, tháng 9.
+ Gió: thịnh hành là gió Đông và Đông Nam, tốc độ gió trung bình khoảng 1,3 đến 2,0m/giây, gió mạnh trong bão là 40m/giây.
+ Độ ẩm khá lớn, tương đương trung bình năm từ 85-87%. Vùng trung du miền núi rét đậm kéo dài, có sương muối gây ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất và đời sống.
Thanh hoá có 3 vùng thủy văn chính:
+ Vùng thủy văn Sông Mã: Phía Bắc giáp Ninh Bình, Hoà Bình, Sơn La, phía Nam là đường phân thủy của sông Chu, sông Cầu Chày, phía tây giáp Lào. Diện tích vùng này là 5.600km2, ít mưa, lượng mưa trung bình là 1.600mm/năm. Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, ở Quan Hoá mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 9, lũ lớn nhất vào tháng 8 hoặc tháng 9, mùa cạn từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau.
+ Vùng thủy văn sông Chu: gồm lưu vực sông Cầu Chày, sông Chu (ở địa phận Thanh hoá), sông Yên, sông Bạng, diện tích khoảng 4.400km2, mùa mưa bắt đầu từ tháng 6 và kết thúc tháng 11, chậm 1 tháng so với vùng sông Mã. Mưa lớn nhiều và tập trung, lượng mưa trung bình 1.600-2.000mm.
+ Vùng thủy văn có ảnh hưởng của nước thủy triều: gồm các huyện ven biển và một phần của Nông Cống, Đông Sơn. Vùng này có diện tích 1.200km2. Từ Bắc vào Nam có 6
cửa sông chính, trung bình cứ 18-20 km bờ biển có 1 cửa sông. Độ rộng trung bình của vùng thủy văn này là 14km, nơi rộng nhất là 20km và hẹp nhất là 4-5 km.
Sự hoạt động của bão và áp thấp nhiệt đới vừa chịu gió mạnh và chịu mưa lớn, các tháng có mưa lớn là tháng 8, 9. Lượng mưa trung bình hàng năm phiá Bắc 1.650-1.750mm, phía Nam 1.800-2.000mm. Là vùng chịu ảnh hưởng của nước thủy triều trừ các trường hợp bất thường, còn bình quân 1 ngày thủy triều lên xuống 1 lần. Vào mùa lũ sự xâm nhập của dòng triều vào đất liền giảm. Biên độ thuộc loại yếu, bình quân từ 120-150cm. Độ mặn của các cửa sông giảm dần từ ngoài vào trong.