Phú Thọ có tổng diện tích tự nhiên toàn tỉnh 3.532,9493 km², chiếm 1,5% diện tích cả nước, trong đó diện tích đất nông nghiệp là 97.610 ha, đất rừng là 195.000 ha với 64.064 ha rừng tự nhiên, đất mặt nước nuôi trồng thuỷ sản là 10.000 ha, các loại đất khác là 19.299 ha (Cục thống kê tỉnh Phú Thọ, 2018).
Phú Thọ là tỉnh miền núi, trung du nên địa hình bị chia cắt, được chia thành tiểu vùng chủ yếu. Tiểu vùng núi cao phía tây và phía nam của Phú Thọ, tuy gặp một số khó khăn về việc đi lại, giao lưu song ở vùng này lại có nhiều tiềm năng phát triển lâm nghiệp, khai thác khoáng sản và phát triển kinh tế trang trại. Tiểu vùng gò, đồi thấp bị chia cắt nhiều, xen kẽ là đồng ruộng và dải đồng bằng ven sông Hồng, hữu Lô, tả Đáy. Vùng này thuận lợi cho việc trồng các loại cây công nghiệp, phát triển cây lương thực và chăn nuôi. Địa hình của tỉnh chủ yếu là đồi núi, những vùng đất bằng phẳng rải rác trong tỉnh. Thành phố Việt Trì là điểm đầu của tam giác châu Bắc Bộ. Vùng núi chiếm 79% diện tích tự nhiên toàn tỉnh; vùng trung du chiếm 14,35% diện tích; vùng đồng bằng chiếm 6,65% diện tích. Ðiểm cao nhất có độ cao 1.200m so với mực nước biển, điểm thấp nhất cao 30m; độ cao trung bình là 250m so với mực nước biển.
Phú Thọ có ba con sông lớn chảy qua: sông Hồng (đoạn từ Lao Cai đến Việt Trì được gọi là sông Thao), sông Lô và sông Đà, chúng hợp lại với nhau ở Thành phố Việt Trì. Ngoài ra, Phú Thọ còn có một vài con sông ngòi nhỏ. Hệ thống sông ngòi đa dạng và phong phú khiến Phú Thọ có lợi thế trong việc giao thương bằng đường thủy.