Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 5.060 km2, trong đó, đồi núi chiếm 70% diện tích, địa hình dốc từ Tây sang Đông và bị chia cắt mạnh, phía Bắc giáp tỉnh Bình Định, phía Nam giáp tỉnh Khánh Hòa, phía Tây giáp tỉnh Gia Lai và Đắk Lắk, phía Đông giáp biển Đông. Phú Yên có vị trí địa lý và giao thông tương đối thuận lợi để phát triển kinh tế - xã hội.

Tỉnh có 09 đơn vị hành chính gồm các huyện: Đồng Xuân, Đông Hòa, Sông Hinh, Sơn Hòa, Phú Hòa, Tây Hòa, Tuy An, thị xã Sông Cầu và thành phố Tuy Hòa (là trung tâm tỉnh lỵ).

Dân số trung bình của tỉnh Phú Yên tính đến năm 2016 là 900.000 người, mật độ dân số khoảng 172 người/km2. Tổng số lao động làm việc trong nền kinh tế quốc dân toàn tỉnh Phú Yên là 498.710 người. Trong đó, tỷ lệ lao động trong khu vực nông, lâm, ngư nghiệp là 295.236 người chiếm 59,2%; khu vực công nghiệp - xây dựng là 81.789 người chiếm 16,4%; khu vực dịch vụ là 121.685 người chiếm 24,4% tổng số lao động làm việc trong các ngành kinh tế quốc dân.

Khí hậu nóng ẩm, nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh hưởng của khí hậu đại dương và chia làm hai mùa rõ rệt. Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12 và mùa nắng từ tháng 1 đến tháng 8, thích hợp nhiều loại cây lương thực và hoa màu như: lúa, bắp, đậu, rau, dưa, bầu, bí, khoai, sắn, mía, ...; phát triển tốt ở Tây Hòa, Tuy An, Phú Hòa. Cây mía trồng nhiều ở Sông Hinh, Sơn Hòa, Đồng Xuân, Tuy An, và Tây Hòa. Dừa là loại cây công nghiệp trồng nhiều ở Sông Cầu.

Huyện Sơn Hòa có hàng vạn hecta rừng với nhiều gỗ quí như: Bằng Lăng, Chang gà, Côn, Ba thưa, Chò, Gõ, Sơn, Kiền kiền, Lim, Trắc, ... cùng nhiều loại thú như: gấu, nai, mang, hươu, cheo, chồn, thỏ, nhím, ...; đang là nơi phát triển các giống cây công nghiệp như: cà phê, điều, thuốc lá cùng nhiều loại cây ăn trái (thơm, mít, chuối, cam, bưởi, ...).  Vùng ven biển Sông Cầu, Tuy An, Đông Hòa có nhiều tôm, cá, cua, mực, .... Đầm Ô Loan có nhiều sò huyết, hàu...

Phú Yên có nguồn khoáng sản dồi dào, trữ lượng lớn như đá Granite màu, Diatomite, Bauxit, Fluorit, nước khoáng, than bùn và vàng sa khoáng.