Hạ Hòa nằm ở phắa Tây Bắc tỉnh Phú Thọ, gồm 32 xã, 1 thị trấn nằm ở hai bên sông Thao, phắa Đông Bắc giáp huyện Đoan Hùng trên một đoạn dài 32,15 km; phắa Nam giáp huyện Cẩm Khê (19,369km), phắa Đông Nam giáp huyện Thanh Ba (19,618 km); phắa Tây Nam giáp huyện Yên Lập (16,475km); phắa Tây Bắc giáp hai huyện Trấn Yên, Yên Bình(Yên Bái- 37,511 km). Huyện có diện tắch 339,34 km2; thị trấn huyện Hạ Hòa cách thành phố Việt Trì 70km.
Địa hình Hạ Hòa thuộc dạng lòng chảo, thoải dần theo hướng Đông Nam, được tạo nên bởi các triền núi cao như các núi Ông (218m), núi Văn (387m), núi Tiên Phong (125,5m), núi Kìm (513m), núi Trưa (221,9m), nằm ở địa phận 10 xã, có sườn thoải dần về phắa sông Thao và các núi Gò Ngang (272m - Yên Kỳ), núi Buộm ( Hương Xạ), núi Sơn Nhiễu (152m - Đại Phạm), núi Thanh Hương( Phụ Khánh) sườn thoải dần về tả ngạn sông Thao. Chắnh dạng địa hình trên đã tạo ra các vùng sinh tháI khác nhau( vùng đất bãi trong đê sông Thao, vùng đồi đất thấp, vùng đồi cao và đất núi) có nhiều hứa hẹn và điều kiện để địa phương phát triển toàn diện lâm, nông, ngư nghiệp. Toàn huyện có 13.822 ha rừng trong tổng số 16.000 ha đất có khả năng lâm nghiệp (chiếm 40,73% đất tự nhiên), chia ra 2.367 ha rừng tự nhiên (1.664,3 ha rừng sản xuất, 702,7 ha rừng phòng hộ) và 11.455 ha rừng trồng (11.326 ha rừng sản xuất, 129 ha rừng phòng hộ.
Hạ Hòa xưa kia là vùng còn giàu rừng, nhưng đến nay còn lại rất ắt, những giải rừng gỗ lim xanh, trám trắng, chò nâu, dẻ đá, dẻ gai hoặc kém hơn là mỡ, hu, ba soi, chẹoẦở những nơi xa đường giao thông, đi lại khó khăn hoặc rừng tre nứa xen cây hoặc rừng tre nứa thuần nhất. Các cây gỗ quý còn lại cũng chỉ là sồi, dẻ, re, vàng tâm, trai, nghiến. Một diện tắch rừng khá lớn trong huyện đã bị khai thác đến tàng kiệt, chỉ còn chè vè, cỏ tranh, nứa tép và giang.
Trong điều kiện lớp phủ rừng nguyên sinh bị phá hủy và lớp phủ rừng thứ sinh không có tán lá đủ rộng để ngăn những trận mưa xối xả vào đá phiến, sườn dốc làm cho lớp đất vụn bề mặt bị hòa nước rồi nhanh chóng cuốn xuống sông suối gần đó, đôi khi tạo ra những cơn lũ đột ngột khó lường được hậu quả. Vì vậy, cần có biện pháp để bảo vệ lớp phủ bảo vệ thực vật rừng để điều tiết chế độ nước sông, nhằm ngăn chặn xói mòn và các thiên tai bất ngờ khác.
Khắ hậu của Hạ Hòa nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, mang nhiều nét đặc trưng của khắ hậu miền núi phắa Tây Bắc. Nhiệt độ trong năm trung bình từ 220 - 240C; cao nhất vào tháng 5 - 6 là 33,60C, có lúc lên tới 410C, thấp nhất vào tháng 1 là 13,40
C, có lúc xuống tới 40 C. Lượng mưa trung bình trong toàn huyện đo được là 2.000mm. Mùa mưa từ tháng 5 - 10, chiếm 80 - 85% lượng mưa cả năm( cao điểm vào các tháng 6, 7, 8). Mùa khô từ tháng 11 - 12 chiếm 15 - 20% lượng mưa cả năm.
Gió mùa đông bắc ở Hạ Hòa kéo dài từ tháng 12 đến tháng 3. ở một số vùng thuộc hữu ngạn sông Thao thời kỳ này xuất hiện sương muối. Gió đông nam bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 11 trong năm, tạo nên sự mát mẻ và mưa nhiều ở địa phương. Gió tây nam xen kẽ gió đông nam, mỗi đợt kéo dài vài ba ngày, khiến cho khắ hậu khô nóng, độ ẩm thấp. Những năm gần đây thường xuất hiện bão lốc cục bộ, kèm theo mua đá vào các tháng 4, 5, 6 hàng năm, có lẽ do Hạ Hòa nằm giữa lòng chảo khu vực hai hồ lớn thủy điện Hòa Bình và thủy điện Thác Bà.
Hạ Hòa có độ ẩm trung bình 80 - 85% năm, trong đó độ ẩm cao nhất đo được là 96%, thấp nhất là 60%.