Sa Pa là huyện vùng cao, có vị trắ xung yếu về quốc phòng, an ninh của tỉnh Lào Cai, có diện tắch tự nhiên 68.329 ha, chiếm 8,24 % diện tắch tự nhiên của tỉnh, nằm trong toạ độ địa lý từ 220 07‟04‟‟ đến 220 28‟46‟‟ vĩ độ bắc và 1030 43‟28‟‟ đến 104004‟15‟‟ kinh độ đông. Phắa bắc giáp huyện Bát Xát, phắa nam giáp huyện Văn Bàn, phắa đông giáp huyện Bảo Thắng, phắa tây giáp huyện Than Uyên và Tỉnh Lai Châu. Địa hình hiểm trở và chia cắt phức tạp. Nằm ở phắa Đông của dãy Hoàng Liên Sơn, Sa Pa có độ cao trung bình từ 1.200m đến 1.800 m, địa hình nghiêng và thoải dần theo hướng Tây - Tây Nam đến Đông Bắc. Điểm cao nhất là đỉnh Phan Xi Păng cao 3.143m và thấp nhất là suối Bo cao 400m so với mặt biển.
Do ảnh hưởng của các yếu tố địa hình, địa mạo phức tạp, phắa Tây và Tây Nam được dãy Hoàng Liên Sơn bao bọc, khắ hậu Sa Pa có những nét điển hình riêng và phân chia thành hai vùng khắ hậu là vùng cao và vùng thấp, tạo nên sự đa dạng về sản xuất nông lâm nghiệp. Khắ hậu Sa Pa mát mẻ và trong lành là nơi nghỉ mát lý tưởng của khách du lịch trong và ngoài nước. Tuy nhiên các hiện tượng tuyết rơi, băng giá, mưa đá, sương muối cũng ảnh hưởng tới sản xuất và sinh hoạt của nhân dân.
Huyện Sa Pa có 17 xã và một thị trấn. Thị trấn Sa Pa là trung tâm huyện lỵ nằm cách Thành phố Lào Cai 35 km về phắa Tây Nam. Nằm trên trục quốc lộ 4D từ Lào Cai đi Lai Châu, Sa Pa là cửa ngõ giữa hai vùng đông bắc và Tây Bắc.