Đại Từ là một huyện miền núi nằm phía tây bắc của tỉnh Thái Nguyên, cách TP Thái Nguyên 25 km về phía Nam. Phía Bắc giáp huyện Định Hóa; phía Nam giáp huyện Phổ Yên và TP Thái Nguyên; phía Đông giáp huyện Phú L−ơng; phía Tây giáp tỉnh Tuyên Quang và tỉnh Vĩnh Phúc. Huyện Đại Từ nằm trong tọa độ từ 21à30à đến 21à50à độ vĩ Bắc và từ 105à32à đến 105à42à kinh độ Đông.
Đại Từ đ−ợc xác định nằm gọn dọc theo thung lũng d−ới chân dãy núi Tam Đảo về phía Đông Bắc và hệ thống núi thấp phần cuối của cánh cung sông Gâm và cánh cung Ngân Sơn. Đó là núi Hồng, núi Chúạ..
Huyện Đại Từ là một huyện có nhiều đơn vị hành chính nhất tỉnh Thái Nguyên gồm có 31 xã, thị trấn với diện tích đất tự nhiên là 57.618 ha, trong đó đất nông nghiệp chiếm 26,87%; đất lâm nghiệp chiếm 45,13% còn lại là đất phi nông nghiệp chiếm 28%. Diện tích đất ch−a sử dụng chiếm 17,35% chủ yếu là đất đồi núi và sông suốị Đại Từ có l−ợng m−a lớn (trung bình từ 1700 – 1800 mm/năm), độ ẩm trung bình 70% - 80%, nhiệt độ trong năm từ 22à - 27àC, cao nhất trong tháng 6 (32àC), lạnh nhất trong tháng 1 (11àC).
Khoáng sản chủ yếu là than (bao gồm than đá và than mỡ) nằm ở 8 xã của huyện: Yên Lãng, Hà Th−ợng, Phục Linh, Na Mao, Minh Tiến, An Khánh, Cát Nê. Có 3 mỏ lớn thuộc trung −ơng quản lý khai thác là: mỏ Núi Hồng (trữ l−ợng 15 triệu tấn), mỏ than Khánh Hòa và Bá Sơn có trữ l−ợng 1,9 triệu tấn. Đặc biệt, mỏ than Làng Cẩm với trữ l−ợng 1,6 triệu tấn có chất l−ợng khá tốt phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, thời gian khai thác có thể từ 17 – 20 năm. Ngoài ra, còn có thiếc, vonfram, vàng, chì, kẽm..., vật liệu xây dựng là tài nguyên của địa ph−ơng.
Đại Từ còn có khu du lịch Hồ Núi Cốc với câu chuyện huyền thoại về nàng Công, chàng Cốc đã khá thu hút khách du lịch trong và ngoài n−ớc, nằm ở phía tây của huyện.