Phú Lương là một huyện miền núi phía Bắc của tỉnh Thái Nguyên, Phía Bắc giáp với huyện Chợ Mới (tỉnh Bắc Kạn); phía Nam và Đông Nam giáp T.P Thái Nguyên; phía Tây giáp huyện Định Hóa; phía Tây Nam giáp huyện Đại Từ; phía Đông giáp huyện Đồng Hỷ với diện tích tự nhiên là 35.071ha (trong đó diện tích đất nông nghiệp trên 28.977 ha), gồm 15 đơn vị hành chính (13 xã, 02 thị trấn; có 255 xóm, bản, tiểu khu).
Phú Lương là huyện có địa hình tương đối đa dạng, độ cao trung bình so với mặt biển từ 100 - 400m. Các xã phía Bắc và Tây Bắc có địa hình núi cao, chia cắt phức tạp, tạo ra nhiều khe suối, độ cao trung bình 300 - 400m (độ dốc lớn trên 200). Các xã phía Nam có địa hình bằng phẳng hơn với độ dốc thường dưới 150 tương đối thuận tiện cho sản xuất nông nghiệp.
Vềđất đai, Phú Lương là huyện có các loại đất khá đa dạng: đất phù sa, đất dốc tụ, đất bạc màu, đất đỏ vàng thích hợp cho việc phát triển các loại cây khác nhau chỉ chiếm 23,5% diện tích đất đai toàn huyện; hai loại đất đỏ vàng trên phiến thạch sét và đất nâu đỏ trên đá mácma bazơ và trung tính tương đối phù hợp với trồng cây công nghiệp dài ngày, cây ăn quả và bố trí sản xuất theo hướng nông, lâm kết hợp, chiếm trên 50% diện tích, còn lại là các loại đất khác.
Huyện Phú Lương chia thành 4 vùng rõ rệt:
Vùng phía Bắc: Gồm 3 xã phía Bắc: Yên Ninh, Yên Trạch, Yên Đổ. Vùng này thích hợp cho phát triển mạnh kinh tế lâm nghiệp, trồng rừng phòng hộ; khai thác vật liệu xây dựng; sản xuất lương thực, cây ăn quả; chăn nuôi gia súc, gia cầm, thuỷ sản.
Tiểu vùng phía Tây: Gồm các xã Ôn Lương, Hợp Thành, Phủ Lý. Vùng này thích hợp cho phát triển phát triển kinh tế lâm nghiệp; sản xuất lương thực hình thành vùng lúa đặc sản; phát triển chăn nuôi gia súc, gia cầm, thuỷ sản; đầu tư phát triển thương mại, dịch vụ gắn với phát triển du lịch sinh thái, du lịch lịch sử; khai thác và chế biến khoáng sản.
Tiểu vùng phía Đông: Gồm 4 xã Yên Lạc, Phú Đô, Tức Tranh, Vô Tranh. Vùng này có rất nhiều điều kiện tự nhiên thuận lợi để phát triển nông, lâm, thủy sản, hình thành vùng sản xuất chè trọng điểm, chè an toàn, chè đặc sản; sản xuất lương thực, cây ăn quả; chăn nuôi gia súc, thuỷ sản; phát triển tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ; khai thác vật liệu xây dựng.
Tiểu vùng phía Nam: Gồm thị trấn Đu, Giang Tiên, các xã Động Đạt, Phấn Mễ, Cổ Lũng. Đây là vùng kinh tế phát triển chính của huyện. Tập trung quy hoạch thu hút đầu tư phát triển công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp, thương mại - dịch vụ; quy hoạch hình thành khu trung tâm thương mại ở một số vị trí trọng điểm; tôn tạo, mở rộng quần thể khu di tích lịch sửĐền Đuổm; khai thác, chế biến khoáng sản; sản xuất lương thực, giống lúa; phát triển các khu chăn nuôi tập trung theo hướng công nghiệp.
- Phú Lương có mật độ sông suối lớn (bình quân 0,2km/km2), trữ lượng thủy văn cao, đủ cung cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt của dân cư trong Huyện. Nguồn nước tại các ao, hồ: Phú Lương có các hồ thủy lợi và nuôi trồng thủy sản rất có giá trị như hồ Ô Rô (Phủ Lý), hồ Đầm Ấu, Tuông Lạc (Ôn Lương), hồ Khuân Lân, Phủ Khuôn (Hợp Thành), hồ Núi Mủn (Cổ Lũng), hồ Suối Mạ (Yên Trạch).
nghiệp chiếm tỷ lệ lớn. Tổng diện tích đất lâm nghiệp của huyện hiện nay là 17.246 ha, chiếm 46,7% tổng diện tích đất tự nhiên toàn huyện bao gồm: Rừng tự nhiên, đất rừng trồng. Rừng Phú Lương có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc phát triển kinh tế - xã hội, bảo vệ môi trường sinh thái khu vực, giữ nguồn nước, tạo cảnh quan, giữ gìn các di tích lịch sử văn hóa các dân tộc.
- Tài nguyên khoáng sản và vật liệu xây dựng: Phú Lương có mỏ than Phấn Mễ, mỏ quặng ILMenit trữ lượng khoảng 4 triệu tấn; đã xây dựng nhà máy chế biến quặng Tital tại xã Phủ Lý, Động Đạt; mỏ quặng chì kẽm Yên Lạc. Đồng thời Phú Lương còn có nguyên liệu đất cao lanh Phấn Mễ, Cổ Lũng (trữ lượng khoảng 2 triệu tấn, điều kiện khai thác tương đối thuận tiện). Đá cuội sỏi, cát, đá hộc như mỏđá Suối Bén, Yên Ninh và Núi Chuông (Động Đạt).