Huyện Tư Nghĩa nằm dọc từ bờ nam sông Tră Khúc đến bờ bắc sông Vệ, trải dăi theo chiều đông - tđy khoảng gần 30km, chiều bắc - nam đoạn giữa eo thắt, có nơi còn rất nhỏ như ở thôn Điền Chânh, xê Nghĩa Điền. Có tổng diện tích tự nhiín lă 20.550,68 ha phía Bắc giâp thănh phố Quảng Ngêi vă huyện Sơn Tịnh; phía Nam giâp câc huyện Mộ Đức, Nghĩa Hănh, Minh Long; phía Tđy giâp huyện Sơn Hă; phía Đông giâp thănh phố Quảng Ngiê vă huyện Mộ Đức.
Tư Nghĩa có 14 đơn vị hănh chính gồm 02 thị trấn vă 12 xê (trong đó có 02 xê dđn tộc miền núi Nghĩa Sơn vă Nghĩa Thọ) gồm có : thị trấn La Hă, thị trấn Sông Vệ vă câc xê Nghĩa Lđm, Nghĩa Sơn, Nghĩa Thắng, Nghĩa Thuận, Nghĩa Kỳ, Nghĩa Điền, Nghĩa Trung, Nghĩa Thương, Nghĩa Hoă, Nghĩa Phương, Nghĩa Mỹ vă Nghĩa Hiệp. ( xê Nghĩa Thọ nay đê sât nhập văo xê Nghĩa Thắng)
Trín địa băn huyện có hệ thống đường Quốc lộ 1A chạy dăi từ Bắc sang Nam khoảng 7 Km, đường sắt Thống Nhất vă câc tuyến đường tỉnh lộ 623B, đường ven biển Dung Quất - Sa Huỳnh chạy qua. Đang xđy dựng tuyến đường cao tốc Bắc - Nam ngang qua địa băn.
Địa hình Tư Nghĩa cao ở phía tđy, thấp dần về phía đông, đại thể giống như câc huyện đồng bằng khâc trong tỉnh Quảng Ngêi, nhưng có phần phức tạp hơn.
Núi: Phía tđy huyện có nhiều núi cao, nơi giâp câc huyện Sơn Hă, Minh Long có ngọn Thạch Bích cao nhất. Ở đồng bằng phía đông có câc núi thấp,
trở thănh những cảnh đẹp như núi Đâ Đen, núi Đâ Chẻ, núi Hùm, núi La Hă, núi Băn Cờ, núi Thạch Sơn.
Sông suối: Trín địa băn Tư Nghĩa có nhiều sông suối, sông Tră Khúc, sông Bău Giang ở phía bắc vă sông Vệ, sông Cđy Bứa ở phía nam.
Sông Tră Khúc chạy dọc phía bắc, ở điểm mút tđy bắc huyện (thuộc xê Nghĩa Lđm) có công trình đầu mối Thạch Nham. Sông Tră Khúc chảy dọc từ tđy sang đông qua câc xê Nghĩa Lđm, Nghĩa Thắng, Nghĩa Thuận, Nghĩa Kỳ, Nghĩa Hă, Nghĩa Phú vă đổ ra cửa Đại Cổ Luỹ.
Sông Vệ ở phía nam chảy dọc từ cầu sắt Hòa Vinh, xuống xê Nghĩa Mỹ, thị trấn Sông Vệ, xê Nghĩa Hiệp, xê Nghĩa Hòa, xê Nghĩa An, hợp nước với sông Tră Khúc đổ ra cửa Cổ Luỹ.
Sông Bău Giang nhỏ, chảy dọc phía bắc xê Nghĩa Trung, thị trấn La Hă (lăm ranh giới với thănh phố Quảng Ngêi), xê Nghĩa Thương rồi hợp nước với sông Vệ. Phía nam có sông Cđy Bứa chảy qua câc xê Nghĩa Phương, Nghĩa Thương rồi hợp nước với sông Vệ. Ở phía tđy huyện có nhiều suối lớn như suối Đâ Sơn, suối Tó, cũng lă những nguồn nước quan trọng.
Đồng bằng: Đồng bằng Tư Nghĩa mău mỡ nhờ có hệ thống sông suối với việc bồi đắp phù sa hằng năm, khâ thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp. Đất đai ở huyện Tư Nghĩa được chia lăm 6 loại khâc nhau: đất phù sa, đất bạc mău, đất nhiễm mặn, đất cât, đất xâm, đất mău đỏ văng.
Khoâng sản: Địa băn Tư Nghĩa có một số khoâng sản như kaolin, đất sĩt, đâ chẻ ở nhiều nơi. Đặc biệt có suối khoâng Mỹ Thịnh ở xê Nghĩa Thuận, có thể khai thâc. Suối khoâng năy đời vua Minh Mạng đê được khảo sât, thời Phâp thuộc người Phâp tiếp tục nghiín cứu, nhưng đến nay chưa được sử dụng.
Khí hậu: Như câc huyện ở đồng bằng Quảng Ngêi, khí hậu Tư Nghĩa khâ ôn hòa. Vùng đông huyện khâ mât mẻ về mùa hỉ nhờ có gió nồm từ biển thổi lín. Chế độ ânh sâng, mưa, ẩm phong phú vă gồm 2 tiểu vùng khí hậu lă vùng
đồng bằng vă vùng núi. Nền nhiệt độ vùng núi thường thấp hơn vùng đồng bằng, thời gian xuất hiện sương mù ở vùng núi cũng muộn hơn vùng đồng bằng.Tư Nghĩa có khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều, số giờ nắng trong năm khâ cao, thuận lợi cho phât triển nhiều loại cđy trồng vă vật nuôi. Tuy nhiín với lượng mưa lớn, lại tập trung theo mùa nín thường gđy lũ lụt vă ngập úng văo mùa mưa, hạn hân văo mùa khô, đất thường bị sa bồi ở khu vực đồng bằng vă sói mòn rửa trôi ở khu vực đồi núi. Mặt khâc, ảnh hưởng của câc cơn bêo từ Biển Đông đổ văo thường gđy thiệt hại, nhất lă ảnh hưởng đến giao thông, thuỷ lợi vă sản xuất nông lđm thủy sản.