Huyện Phú Hòa ở về phía tả ngạn sông Đà Rằng, bắc giáp huyện Tuy An, nam giáp huyện Đông Hòa và Tây Hòa, đông giáp thành phố Tuy Hòa, tây giáp huyện Sơn Hòa.
Nằm trên trục đường quốc lộ 1 đi qua và quốc lộ 25 gần như xuyên suốt từ đông sang tây, huyện Phú Hòa có điều kiện giao lưu kinh tế để phát triển tiềm năng về mọi mặt của mình cũng như tận dụng những ưu thế riêng để trao đổi, hợp tác với các tỉnh khác, đặc biệt là khu vực Tây Nguyên.
Huyện Phú Hòa có tổng diện tích đất tự nhiên khoảng 263,39 km2, chiếm 5,21% diện tích tự nhiên của Tỉnh. Nằm ở vị trí đồng bằng châu thổ sông Đà Rằng án ngữ cữa ngõ con đường lên Tây nguyên. Diện tích đất lâm nghiệp cả huyện là 10976,40 ha và tổng diện tích đất nông nghiệp là 8654,30 ha, trong đó diện tích trồng lúa nước là chủ yếu.

Phú Hòa được thiên nhiên ưu đãi ngoài đồng bằng màu mỡ thận lợi cho cây lúa nước phát triển còn có tiềm năng khá lớn về trữ lượng vật liệu dùng trong ngành xây dựng cơ bản (cát, đất, đá); một số khu vực khai thác cát, sạn ở các xã Hòa An, Hòa Thắng, TT. Phú Hòa cung cấp khối lượng lớn vật liệu xây dựng không chỉ trên địa bàn huyện mà cho các khu vực lân cận.

Huyện Phú Hòa mang những đặt điểm chung của khí hậu thủy văn nhiệt đới gió mùa khu vực Nam Trung Bộ, hàng năm có hai mùa rõ rệt. Ngoài những đặt điểm chung, khí hậu thủy văn Phú Hòa cũng có một số đặc trưng riêng do tác động của vị trí địa lý và địa hình. Gió Phú Hòa chủ yếu là gió mùa và gió tây nam, hướng gió chủ yếu là đông nam, đông bắc và tây nam. Lượng mưa hàng năm khoảng 1700mm chủ yếu tập trung vào bốn tháng cuối năm.