- Vị trí địa lý:
+ Huyện Yên Sơn nằm ở cửa ngõ phía Tây Nam của tỉnh Tuyên Quang.
+ Phía đông giáp các huyện Định Hóa (tỉnh Thái Nguyên), Chợ Đồn (tỉnh Bắc Kạn).
+ Phía tây giáp huyện Hàm Yên (tỉnh Tuyên Quang) và huyện Yên Bình (tỉnh Yên Bái).
+ Phía nam giáp huyện Đoan Hùng (tỉnh Phú Thọ), huyện Sơn Dương (tỉnh Tuyên Quang)
+ Phía bắc giáp huyện Chiêm Hoá (tỉnh Tuyên Quang).
- Toàn huyện có 28 đơn vị hành chính cấp xã, tổng diện tích tự nhiên 1060,70 km2.
- Địa hình Yên Sơn hình thành ba vùng rõ nét.
+ Vùng thượng huyện (phía đông và đông bắc) là những dãy núi đá có độ cao trung bình khoảng 600 m so với mặt biển.
+ Vùng trung và hạ huyện là những dãy đồi bát úp, đất đai màu mỡ, thích hợp cho cây công nghiệp như chè, cà phê, hoa màu và chăn nuôi gia súc.
+ Phía tây huyện là nơi có những cánh đồng rộng phì nhiêu như Hoàng Khai, Mỹ Bằng, Lang Quán... thích hợp cho phát triển cây lương thực, cây công nghiệp và chăn nuôi. Ôm lấy những cánh đồng này là dãy núi Là đồ sộ (có đỉnh cao hơn 900m so với mặt nước biển), núi Quạt, núi Nghiêm.
- Do địa hình phức tạp nên khí hậu ở Yên Sơn cũng phân thành hai khu vực khác biệt: phía đông mát mẻ, ôn hòa; phía tây, nhiệt độ nóng hơn 10C, số ngày nắng và lượng mưa cũng cao hơn phía đông.
- Chảy qua địa bàn Yên Sơn có bốn con sông: sông Lô, sông Gâm, sông Chảy ở phía tây và tây bắc, sông Phó Đáy ở phía đông cùng mạng lưới suối, ngòi dày đặc. Sông suối của huyện nhiều thác ghềnh, thường có lũ trong mùa mưa, tuy gây một số khó khăn trong phát triển kinh tế, xã hội song cũng có những tiềm năng, giá trị về mặt kinh tế. Ngoài cung cấp nước phục vụ đời sống, sản xuất, sông suối còn cung cấp nguồn thủy sản khá phong phú, có giá trị kinh tế cao phục vụ đời sống nhân dân, đồng thời là đường giao thông quan trọng giữa các vùng và tiềm năng phát triển thuỷ điện, du lịch.
- Mạng lưới giao thông đường bộ, đường sông tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao lưu kinh tế, văn hóa giữa miền núi với vùng trung du và đồng bằng. Từ Yên Sơn có thể xuôi về Hà Nội, ngược lên Hà Giang trên quốc lộ số 2, sang Thái Nguyên và Yên Bái trên quốc lộ 13A (nay là quốc lộ 37). Cũng có thể cơ động bằng đường thủy đến các tỉnh lân cận như Phú Thọ, Hà Giang... tương đối thuận tiện, đặc biệt là vận chuyển tre, nứa, gỗ...về xuôi. Ngoài ra, Yên Sơn còn có nhiều đường liên xã, liên thôn, đường dân sinh nối các điểm dân cư, các vùng kinh tế với nhau.
- Diện tích đất nông nghiệp của huyện khá lớn và màu mỡ, thích hợp với việc phát triển cây lương thực, cây công nghiệp. Bên cạnh đó, huyện còn có thảm thực vật phong phú để phát triển chăn nuôi đại gia súc. Ngoài nguồn tài nguyên chính là rừng, Yên Sơn còn có các loại khoáng sản: sắt, chì, kẽm, vàng, barít…
- Là địa bàn bao quanh thành phố Tuyên Quang, huyện Yên Sơn luôn gắn bó chặt chẽ với thành phố trên nhiều phương diện và có nhiều tiềm năng phát triển kinh tế - xã hội, an ninh - quốc phòng. Ngoài những lợi thế về đất đai, nguồn nhân lực, khoáng sản... để phát triển nông nghiệp, công nghiệp, huyện có những cảnh đẹp như núi Nghiêm, các di tích lịch sử cách mạng: ATK Kim Quan, Bình Ca, Làng Ngòi - Đá Bàn, Km7, Khe Lau... các đền, chùa, đình... mở ra khả năng phát triển du lịch, thu hút khách tham quan khi đến Tuyên Quang.
