Phù Ninh nằm ở phía Đông Bắc của tỉnh Phú Thọ, cách trung tâm Thành phố Việt Trì 15 km, cách thị xã Phú Thọ 12 km. Phù Ninh có diện tích tự nhiên 156,48 km2 nằm trên tọa độ từ 22019’ đến 22024’ vĩ độ Bắc, 10409’ đến 104028’ kinh độ Đông. Phía Bắc của Huyện giáp huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ và huyện Sơn Dương tỉnh Tuyên Quang. Phía Đông giáp huyện Sông Lô tỉnh Vĩnh Phúc. Phía Tây huyện giáp huyện Thanh Ba và thị xã Phú Thọ. Phía Nam giáp huyện Lâm Thao và thành phố Việt Trì. Với vị trí địa lý trên, Phù Ninh có những điều kiện địa lý khá thuận lợi cho phát triển kinh tế theo hướng khai thác các tiềm năng lợi thế so sánh và hội nhập vào nền kinh tế thế giới
Phù Ninh nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm. Nhiệt độ trung bình trong năm trong khoảng 23,30C, nhiệt độ trung bình tối cao ở mức 28,40C, nhiệt độ trung bình tối thấp là 16,10C và có nhiều ngày xuống dưới 150C, có năm xuống dưới 100C và có sương muối, giá rét xảy ra ở tần suất thấp. Tổng lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.600 mm - 1.700 mm. Độ ẩm không khí trung bình ở mức 85%. Ít chịu ảnh hưởng của gió bão, nhưng ảnh hưởng của chế độ mưa sau bão gây úng ở các vùng đất trũng ảnh hưởng đến sản xuất và đời sống dân cư. Như vậy, Phù Ninh là Huyện có các điều kiện thời tiết khí hậu có nhiều thuận lợi, nhưng cũng không ít khó khăn cho phát triển kinh tế xã hội, nhất là phát triển nông, lâm nghiệp.
Phù Ninh có Sông Lô chạy dọc theo chiều dài Huyện từ Bắc xuống Nam; là ranh giới giữa Phù Ninh với 2 tỉnh Vĩnh Phúc và Tuyên Quang thuận lợi cho giao thông đường thủy, nguồn cát, sỏi thuận lợi cho phát triển vật liệu xây dựng. Ngoài ra trên địa bàn huyện còn có hệ thống các sông ngòi nhỏ
nằm giữa các khe của các đồi núi thấp tạo nguồn nước thuận lợi tưới tiêu phục vụ cho sản xuất nông, lâm nghiệp và nuôi trồng thủy sản.
Tổng diện tích đất tự nhiên của Phù Ninh là 15.648,01 ha, trong đó đất nông, lâm nghiệp, thủy sản có 11.356,91 ha, chiếm 72,58%; đất phi nông nghiệp có 3.738,93 ha, chiếm 23,89%; đất chưa sử dụng còn 552,17 ha, chiếm 3,53%. Phần lớn đất của Phù Ninh nằm trên địa hình đồi núi thấp, xen lẫn thung lũng nhỏ độ dốc thoải từ 50-150, thềm địa chất ổn định, đất chủ yếu là đất mùn trên đá sỏi, đất sét pha cát lẫn sỏi ở vùng dốc tụ và đất phù sa.
Tiềm năng đất đai của Phù Ninh là rất lớn, với diện tích đất chủ yếu phù hợp cho phát triển nông lâm nghiệp, đất có tầng canh tác trung bình, chất lượng đất khá tốt. Quỹ đất hiện có của Phù Ninh cũng khá thuận lợi cho việc quy hoạch các khu, cụm công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, trước hết là chế biến nông, lâm và phát triển khu đô thị trung tâm huyện, các trung tâm cụm xã, trung tâm xã. Tuy nhiên, do địa hình không bằng phẳng, nằm xen lẫn với đồi núi thấp nên Phù Ninh không có mặt bằng rộng thuận tiện để xây dựng các khu công nghiệp lớn, tập trung.
Trên địa bàn huyện Phù Ninh không có tài nguyên khoáng sản quý. Tài nguyên chủ yếu là cát và sỏi ở sông Lô hiện đã và đang được khai thác làm vật liệu xây dựng ở các xã vùng ven sông như Tử Đà, An Đạo, Hạ Giáp, Bình Bộ, Trị Quận; mỏ đá có thể khai thác làm vật liệu xây dựng ở xã Trị Quận; mỏ đất sét sản xuất vật liệu xây dựng (gạch) ở An Đạo, Tiên Du....
Phù Ninh có dòng sông Lô chạy dọc theo chiều dài Huyện. Tuy nhiên, Phù Ninh là huyện không có hệ thống sông, ngòi phong phú. Sông Lô có nguồn nước dồi dào, nhưng khá hung dữ về mùa mưa và ngày càng ô nhiễm, nhất là về mùa khô khi lượng nước suy giảm. Sông suối trên địa bàn huyện Phù Ninh có nguồn nước dồi dào về mùa mưa và khô kiệt về mùa khô.
Về tài nguyên rừng, diện tích rừng của Phù Ninh có 3.270, ha, trong đó rừng tự nhiên chỉ có 25,9 ha, chiếm tỷ trọng chưa tới 1%; rừng trồng có
3.244,94 ha (rừng sản xuất). Hầu hết rừng của Phù Ninh trồng bạch đàn, mỡ, keo... làm nguyên liệu giấy, cung cấp cho Công ty giấy Bãi Bằng và chế biến làm sàn...