Thanh Hóa nằm ở cực Bắc Miền Trung, cách thủ đơ Hà Nội 150 km về phía Nam, cách thành phố Hồ Chí Minh 1560 km về phía Bắc. Phía Bắc giáp với 3 tỉnh Sơn La, Hồ Bình và Ninh Bình, phía Nam giáp tỉnh Nghệ An, phía Tây giáp tỉnh Hủa Phăn (Cộng Hồ dân chủ nhân dân Lào), Phía Đơng là Vịnh Bắc Bộ. Thanh Hoá nằm trong vùng ảnh hưởng của những tác động từ vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, các tỉnh Bắc Lào và vùng trọng điểm kinh tế Trung Bộ. Có hệ thống giao thơng thuận lợi như: đường sắt xuyên Việt, đường Hồ Chí Minh, các quốc lộ 1A, 10, 45, 47, 217; cảng biển nước sâu Nghi Sơn và hệ thống sơng ngịi thuận tiện cho lưu thông Bắc Nam.
Diện tích tự nhiên 11.116,34 km2, chiếm 3,25 % tổng diện tích tự nhiên của cả nước. Địa hình Thanh Hố rất phức tạp, thấp dần từ phía Tây sang phía Đơng. Vùng miền núi, trung du chiếm phần lớn diện tích của Thanh Hố. Vùng đồng bằng lớn nhất của miền Trung và thứ 3 của cả nước, có đầy đủ tính chất của một đồng bằng châu thổ, do phù sa các hệ thống sông Mã, sông Yên, sông Hoạt bồi đắp. Vùng ven biển với bờ biển dài, bằng phẳng, có những vùng đất rộng lớn thuận lợi cho việc phát triển kinh tế biển. Đặc biệt là ở Nga sơn, Nam Sầm Sơn, Nghi Sơn.
Thanh Hoá là một tỉnh chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa. Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 23,3oC đến 23,6oC. Lượng mưa trung bình
hàng năm khoảng 1730 đến 1980mm. Độ ẩm tương đối trung bình cả năm ở vùng biển và đồng bằng từ 84% đến 87%, còn ở miền núi từ 85% đến 90%. Thanh Hoá nằm trong vùng ảnh hưởng của bão lụt, mùa hè có gió Tây (gió Lào). Khống sản Thanh Hố rất đa dạng và phong phú. Nhiều loại có giá trị kinh tế cao như: vàng ở Cẩm Thuỷ; crôm ở Triệu Sơn, Ngọc Lạc; sắt ở Quan Hố, Bá Thước; đá vơi, đất xét, cát thuỷ tinh…Tuy nhiên nguồn tài nguyên này có trữ lượng khơng lớn và thường phân bố khơng tập trung nên rất khó cho việc phát triển cơng nghiệp khai khống. Đa số nguồn tài nguyên bị thất thoát do khơng kiểm sốt chặt chẽ.
Với đặc điểm về địa lý - tự nhiên như vậy, Thanh Hố có nhiều tiềm năng, điều kiện thuận lợi mở rộng giao lưu, hội nhập giữa các vùng miền trong nước và quốc tế.